OSNOVE GEOLOGIJE, INŽENJERSKE GEOLOGIJE I MEHANIKE TLA I DEO - OSNOVE GEOLOGIJE

10/11/2016 12:14 PM

mr Mirko Stanković, dipl. inž.

OSNOVE GEOLOGIJE, INŽENJERSKE GEOLOGIJE I MEHANIKE TLA I DEO - OSNOVE GEOLOGIJE

Sastav Zemlje Gvožđe Kiseonik Silicijum Magnezijum Nikal Sumpor Titanijum

34,6% 29,5% 15,2% 12,7% 2,4% 1,9% 0,05%

Đavolja varoš/ Devil’s Town, Srbija

Beograd, oktobar 2016. god. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+3811163-281-371 (063/281-371)

2 /400

SADRŽAJ: I DEO - OSNOVE GEOLOGIJE UVOD 1. POSTANAK I GRAĐA ZEMLJE 1.1. Postanak Zemlje 1.1.1. Kant-Laplasova hipoteza 1.1.2. Džems Džinsova hipoteza 1.2. Fizičke osobine zemlje 1.2.1. Oblik i dimenzije Zemlje 1.2.2. Građa i sastav Zemlje 1.2.3. Hemijski sastav Zemlje i Zemljine kore 1.2.4. Toplotna svojstva 1.2.5. Gravitacija Zemlje 1.2.6. Magnetizam Zemlje 1.2.7. Radioaktivnost Zemlje 2. OSNOVE MINERALOGIJE 2.1. Nastanak mineral 2.2. Oblici minerala 2.3. Fizička svojstva minerala 2.4. Petrogeni minerali 3. OSNOVE PETROGRAFIJE 3.1. Postanak i podela stena 3.2. Magmatske stene 3.2.1. Način postanka, pojavljivanja i lučenje magmatskih stena 3.2.2. Sklop stena (struktura i tekstura) magmatskih stena 3.2.3. Podela magmatskih stena 3.2.4. Prikaz važnijih magmatskih stena 3.2.4.1. Dubinske magmatske stene 3.2.4.2. Površinske magmatske stene 3.2.4.3. Žične magmatske stene 3.3.

Piroklastične stene

3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.4.5. 3.4.6.

Sedimentne stene Postanak sedimentnih stena Sklop (struktura i tekstura) sedimentnih stena Podela sedimentnih stena Prikaz važnijih sedimentnih stena Stenski sastav fliša Građenje u terenima izgrađenim od sedimentnih stena

Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

3 /400

3.5.

Metamorfne stene

3.5.1. 3.5.2. 3.5.3. 3.5.4.

Sklop (struktura i tekstura) metamorfnih stena Podela metamorfnih stena Prikaz važnijih metamorfnih stena Građenje u terenima izgrađenim od metamorfnih stena

4. GELOŠKA ISTORIJA ZEMLJINE KORE 4.1. Pregled geoloških razdoblja 4.2. Stratigrafska hronologija (litološka metoda) 4.3. Paleontološka hronologija (metoda) 4.4. Litološka hronologija (metoda) 4.5. Radiometrijska hronologija (metoda) 5. GELOŠKI PROCESI U ZEMLJINOJ KORI I NA POVRŠINI 5.1. Tektonske ploče 5.2. Tektonski pokreti zemljine kore 5.2.1. Endodinamički pokreti 5.2.1.1. Magmatski pokreti 5.2.1.1.1. Vulkanizam 5.2.1.1.2. Gejziri 5.2.1.1.3. Fumarole 5.2.1.1.4. Sufioni 5.2.1.1.5. Termalni izvori 5.2.2.Tektonski pokreti 5.2.2.1. Epirogeni pokreti 5.2.2.1.1. Transgresija i regresija 5.2.2.2. Orogeni pokreti 5.2.2.2.1. Sloj 5.2.2.2.2. Bora 5.2.2.2.3. Rasedi 5.2.2.2.4. Navlake 5.2.2.2.5. Pukotine 5.2.2.2.6. Uticaj strukturno tektonskih elemenata na građevine 5.2.3. Seizmički potresi - zemljotresi 5.2.3.1. Podela nastanka zemljotresa 5.2.3.2. Vrste seizmičkih talasa 5.2.3.3 Seizmički moment 5.2.3.4. Energija zemljotresa 5.2.3.5. Merenje jačine potresa


4 /400

5.3. Egzodimanički procesi i pojave 5.3.1. Površinsko raspadanje (trošenje stena) 5.3.2. Denudacija 5.3.3. Erozija 5.3.3.1. Eolska erozija - deflacija i akumulacija 5.3.3.2. Rečna (fluvijalna) erozija i akumulacija 5.3.3.3. Glacijalna (lednička) erozija i akumulacija 5.3.3.4. Marinska (jezerska) erozija i akumulacija 5.3.3.5. Karstna (kraška) erozija i akumulacija 5.3.3.6. Abrazija (zalivi i plaže, rtovi, klifovi i poluostrva, talasne potkopine, terase..) 5.3.3.7. Antropogeni reljef - reljef oblikovan radom čoveka 5.3.4. Padinski procesi ili derazijski procesi 5.3.4.1. Spiranje 5.3.4.2. Puzanje 5.3.4.3. Tečenje (soliflukacija) 5.3.4.4. Klizenje 5.3.4.5. Odronjavanje 5.3.4.6. Osipanje 5.3.4.7. Urušavanje 5.3.4.8. Sufozija 5.3.4.9. Likvefakcija II DEO – OSNOVE INŽENJERSKE GEOLOGIJE 6. INŽENJERSKO GEOLOŠKE KLASIFIKACIJE STENSKIH MASA 6.1. Klasifikacija po Kasagrandeu 6.2. Klasifikacija po Braun – Stiniju 6.3. Klasifikacija po Protođakonovu 6.4. Klasifikacija po Lauferu 6.5. Klasifikacija po Feneru 7. OSNOVNA FIŽIČKA, MEHANIČKA I STRUKTURNA SVOJSTVA STENSKIH MASA 7.1. Homogenost – heterogenost 7.2. Izotropnost – anizotropnost 7.3. Kontinualnost – diskontinualnost 7.4. Deformabilnost 7.5. Otpornost na smicanje 7.6. Elektroprovodljivost 7.7. Magnetičnost 7.8. Radioaktivnost 7.9. Rastresitost 7.10. Vodnofizička svojstva 7.11. Ponašanje na mrazu 7.12. Konsolidacija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

5 /400

7.13. Bubrenje i skupljanje 7.14. Lepljivost 7.15. Tiksotropnost 8. OSNOVE INŽENJERSKE GEOLOGIJE 8.1. Raspadanje stenskih masa 8.2. Padinski procesi ili derazijski procesi 8.3. Denudacija 8.4. Erozija 8.5. Abrazija 8.6. Sufozija 8.7. Tečenje (soliflukacija) 8.8. Spiranje 8.9. Klizenje 8.10. Puzanje 8.11. Osipanje 8.12. Odronjavanje 8.13. Urušavanje 8.14. Likvefakcija 8.15. Identifikacija terena vizuelnim postupcima 9. SEIZMOLOGIJA 9.1. Podela nastanka zemljotresa 9.2. Značaj seizmologije 9.3. Vrste zemljotresa i uzroci njihovog nastanka 9.4. Uticaj geotehničkih karakteristika terena na posledice zemljotresa 10. INŽENJERSKOGEOLOŠKA ISTRAŽIVANJA 10.1. Vrste inženjerskogeoloških istraživanja 10.2. ig 10.3. igi 11. INŽENJERSKOTEHNIČKA DOKUMENTACIJA 11.1. Inženjerskogeološke karte 11.2. Inženjerskogeološki preseci - profili 11.3. Inženjerskogeološki blok dijagrami 12. INŽENJERSKOGEOLOŠKI USLOVI IZGRADNJE GRAĐEVINSKIH OBJEKATA 12.1. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje puteva 12.2. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje mostova 12.3. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje aerodroma 12.4. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje zaštitnih objekata 12.5. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje objekata za vatreno dejstvo 12.6. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje tunela 12.7. Inženjerskogeološki uslovi izgradnje hidrotehničkih objekata Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

6 /400

III DEO - OSNOVE MEHANIKE TLA (GEOMEHANIKE) 13. OSNOVE MEHANIKE TLA (GEOMEHANIKE) 13.1. Tlo i podela tla 13.2. Fizičke osobine tla 13.3. Klasifikacija i identifikacija zemljanih masa 13.4. Tlo kao građevinski materijal 14. NAPREZANJE I DEFORMACIJE TLA 14.1. Naponska stanja u tlu 14.1.1. Primarno naponsko stanje 14.1.2. Sekundarno naponsko stanje 14.1.3. Efektivni i neutralni naponi u tlu 14.1.4. Čvrstoća tla 14.1.5. Sleganje, stišljivost tla 14.2. Određivanje dozvoljenog opterećenja tla 14.2.1. Ternska penetracija 14.2.2. Dozvoljeno opterećenje na bazi loma tla 14.2.3. nn 15. STABILNOST KOSINA 15.1. Pritisak zemlje 15.2. Uslovi stabilnosti kosine 15.3. Metode ispitivanja stabilnosti kosina 15.3.1. Metoda Feliniusa 15.3.2. Metoda Bišopa 15.3.3. Metoda 15.3.4. Metoda 15.3.5. Metoda 15.4. Proračun potpornog zida 16. TEMELJENJE 16.1. Konstrukcije i dimenzionisanje temelja 16.1.1. Vrste i način temeljenja konstrukcija 16.1.2. Tehnologija izrade temelja 16.2. Statički proračun temelja 16.3. Temeljenje na šipovima 16.3.1. Vrste šipova i način temeljenja 16.3.1.1. Drveni šipovi 16.3.1.2. Betonski šipovi 16.3.2.Statički proračun šipova 16.4. Potporni i obložni zidovi 16.5. Zagati i žmurje Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

7 /400

17. GEOLOŠKO-TERENSKA ISPITIVANJA 17.1. Osnovna ispitivanja 17.2. Laboratorijska ispitivanja 17.2.1. Laboratorijska ispitivanja fizičkih karakteristika 17.2.2. vv 17.2.3. vvv 17.2.4. vvvvv IZVORI LITERATURE, SLIKA I CRTEŽA


8 /400

PREDGOVOR Primarni cilj izrade ovog pisanog materijala je upoznavanje studenata i svršenih inženjera građevinskotehničke struke sa osnovnim sadržajem, principima i metodama proučavanja svih tzv. geo-naučnih disciplina, odnosno nauka koje za objekat proučavanja imaju planetu Zemlju u celini, njene delove ili njena fizička polja i svojstva, kao i njen mineraloški sastav i ostale endogene i egzogene sile koje utiču na, jednostavno rečeno, na reljef - oblik i izgled Zemlje. Materijalom su, uglavnom na informativnom nivou, obuhvaćeni: osnovni pojmovi, principi i saznanja iz domena savremene geologije, dominantne hipoteze, sunčev sistem, zatim osnovni pojmovi i podaci o planeti Zemlji: atmosfera i njena struktura, unutrašnja građa Zemlje, osnovni fizički parametri Zemlje kao planete, njeno gravitaciono i geomagnetsko polje (osnovne postavke, definicije, osobine i interpretacija), gravitacioni uticaj i efekti Sunca i Meseca na Zemlju, rotacija Zemlje i plime, egzo i endo dimamičkih uticaja na reljef zemlje i njihovim efektima - geloški procesi u zemljinoj kori i na površini. Ukratko su prikazani principi većine geo-naučnih disciplina, kao što su: opšta i primenjena geofizika, posebno njenih oblasti geomagnetizma i seizmologije, zatim geologija i naučne oblasti koje proističu iz nje: vulkanologija, geodinamika, geotektonika, geomorfologija, geohronologija, geohemija, geotermija i pedologija. Eruptivan, da se “geološki izrazim”, opšti tehnološki napredak tokom poslednjih nekoliko desetina godina i veoma buran i plodan razvoj brojnih naučnih geo-disciplina i prirodnih nauka uopšte, omogućili su postizanje zavidnih saznanja o Zemlji, njenom nastanku i razvoju kao planete, strukturi njene unutrašnjosti, magnetosferi, atmosferi, hidrosferi, poreklu i razvoju organskog života na njoj, kao i njihovoj međusobnoj interakciji. Imajući u vidu da ta saznanja čine veliki deo prirodnih nauka uopšte, u ovom materijalu primoran sam da se zbog toga samo ukratko, sažeto, osvrnem na elementarna saznanja većine tih brojnih naučnih disciplina i pokušam da informativno, ali dovoljno razumljivo, opišem domen njihovog proučavanja. Koliko god je to moguće, obim i stepen detaljnosti izlaganja u ovom materijalu, koji je posvećen pojedinim naučnim oblastima i saznanjima, u najvećoj meri je proporcionalan njihovoj korelativnosti sa opštom geologijom, inženjerskom geologijom i mehanikom tla (geomehanikom). Materijal je podeljen u tri celine koje čine jedinstven materijal, ali ujedno je podeljen i kao tri posebne celine. Te celine su: I DEO - OSNOVE GEOLOGIJE, II DEO - OSNOVE INŽENJERSKE GEOLOGIJE I III DEO - OSNOVE MEHANIKE TLA (GEOMEHANIKE). Veliki prostor i posebnu pažnju posvetio sam poglavlju “Geloški procesi u zemljinoj kori i na površini“, posebno delu egzodimanički procesi i pojave - površinsko raspadanje (trošenje stena), koje me je najviše „mučilo i kalilo“ kao izvođača građevinskih radova. Ovaj pisani material, koji sam veoma dugo pisao i proveravao u vrlo bogatoj i veoma teškoj i napornoj građevinskoj praksi, poklon je svim korisnicima koji žele da, u skraćenom obliku (bez velike matematike), dobiju brze i praktične informacije prilikom neke “nejasne” tehničke dileme. Material je realizovan i zbog nekih, na sreću, ne kardinalnih grešaka u mom dugogodišnjem radu na terenu. Posebnu zahvalnost dugujem porodici od koje sam bio vrlo dugo “odsutan” iako sam bio tu, u radnoj sobi, na nekoliko metara ali zaokupljen pisanjem ovog materijala. S poštovanjem, mr Mirko Stanković, dipl. inž., Beograd, generala Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)


9 /400

UVOD Cilj i zadatak izučavanja ovog predmeta je da se slušaoci upoznaju sa značajem izučavanja i da stečeno znanje primene u praktičnom životu pri rešavanju problema iz inženjerske prakse. Stečena znanja treba upotrebiti pri rešavanju zadataka vezanih za izradu saobraćajne infrastrukture, industrijskih objekata, izradu objekata za dejstvo, zaštitu i manevar, kako u mirnodopsko, tako i u ratno vreme, ili prilikom elementarnih nepogoda (zemljotres, poplava, požar, itd.). Pored toga, cilj izučavanja (vojne) geologije je da slušaoci steknu znanje i rutinu da samostalno procenjuju zemljište u geološkom pogledu, neposredno na terenu i na osnovu geološko-tehničke dokumentacije, kao radni medij i kao prostor njihove osnovne delatnosti. Iz istorije ratova poznato je da je zemljište oduvek predstavljalo važan, a posebno i često i odlučujući faktor pri izvođenju borbenih dejstava. Zbog toga je, zavisno od stepena razvoja borbenih sredstava, poklanjana odgovarajuća pažnja. Povećanje razorne moći ratne tehnike i razvoj ratne veštine povećali su i zahteve za detaljnije poznavanje ratišta. Danas nije dovoljno samo dobro poznavanje geografsko-topografskih elemenata, već je neophodno i svestranije poznavanje sastava i osobina dubljih delova zemljišta, pre svega, radi solidnije zaštite jedinica od dejstva protivnika i boljeg manevra svojih jedinica. Proučavanje sastava, osobina i ponašanja geoloških masa, pri izvođenju raznih zemljanih radova, kako za civilne potrebe, tako i za vojne potrebe, bavi se geologija (vojna) kao specijalna grana primenjene geologije. Reč geologija je grčkog porekla, sastavljena od reči (grč. γη, Gea - Zemlja) i (λόγος, logos - nauka), što u prevodu znači "nauka o zemlji". Geologija ne izučava Zemlju kao kosmičko telo, već samo njen spoljni i stenoviti omotač, nazvan zemljina kora ili litosfera. Ona, prema tome, izučava sastav, strukturu, istorijski razvoj zemljine kore, procese i njihove uzročnike unutar zemljine kore i na njenoj površini. Struktura geoloških i njima srodnih nauka prikazana je na sl. 1.


10 /400

Sl. 1.- Šematski prikaz odnosa vojne geologije prema drugim granama geologije i srodnim naukama

Pri izučavanju geologije, suštinu predmeta čine sledeća tri kompleksa pitanja: 1. Sastav, debljina i osobine zemljanih masa koje čine neposrednu površinu terena (površinski zemljani pokrivač); 2. Sastav, struktura i osobine geoloških masa dubljih delova terena (geološka podloga ili supstrat) i 3. Stanje podzemnih voda i izvora. Delovi i materija ova tri kompleksa predmet su izučavanja raznih naučnih disciplina i grana kao što su: - mehanika tla (nauka o mehaničkom sastavu i osobinama zemljanih masa sa gledišta građevinske tehnike), - pedologija (nauka o postanku, transformaciji i migraciji materije površinskog rastresitog pokrivača sa agrikulturnog gledišta), - mineralogija (nauka o mineralima, sastavnim delovima stena), - petrografija (nauka o stenama), - geotektonika (nauka o unutrašnjoj strukturi zemljine kore), - geomorfologija (nauka o postanku i promenama zemljinog reljefa), - istorijska geologija - stratigrafija (nauka o istorijskom razvoju Zemlje), - inženjerska geologija – primenjena geologija (izučava teren kao celinu u građevinskom pogledu), - hidrologija (nauka o nastanku, kretanju i eksploataciji podzemnih voda), Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

11 /400

- mehanika stena (nauka koja izučava mehanička svojstva stena), - geofizika (nauka o fizičkim osobinama Zemlje (magmatizam, gravitacija, radioaktivnost i dr.), - geohemija (nauka o hemijskom sastavu i hemijskim promenama u zemljinoj kori). Pored pomenutih naučnih grana i disciplina, vojna geologija koristi metode i rezultate ispitivanja koje primenjuju: hemija, hidraulika, rudarska geologija i nauka i dr. Ali, ona je ipak najuže povezana sa inženjerskom geologijom, hidrogeologijom, petrografijom, mehanikom tla, mehanikom stena, pedologijom, geomorfologijom i geofizikom, sl.1. Prema tome, vojna geologija u širem smislu, predstavlja sintezu niza geoloških i njima srodnih naučnih grana i disciplina, koje se na bilo koji način bave proučavanjem zemljine kore i njenih delova i čije se metode i rezultati ispitivanja koriste za vojne potrebe u miru i ratu. Značaj geologije (za vojne potrebe) uočen je još početkom XIX veka. Međutim, značajnije mesto pri proceni zemljišta za predstojeća borbena dejstva dobija tek u I svetskom ratu. Između dva rata značaj joj se povećava, da bi u II svetskom ratu i posle njega, dobila pravi značaj, sadržinu i široku primenu. Godine 1891. nemački inžinjerijski oficir Gruner ukazao je na značaj geologije u ratu. Slično mišljenje imao je i engleski geolog Dž. Portlok (John Portlock) u svom radu 1868. Prvo pisano delo o primeni geologije dao je Francus Parandier (Parandiere), 1882. Pravi početak izučavanja Vojne geologije u vojnim školama vezan je za kraj 19. Veka, najpre u Engleskoj u tzv. Čemberlejskom koledžu, a zatim u Francuskoj – u inžinjerijskoartiljerijskoj školi. U periodu između dva rata, najveći broj evropskih zemalja uvodi u vojne škole Vojnu geologiju kao poseban predmet. Danas je vrlo mali broj zemalja u čijim se vojnim školama ovaj predmet ne izučava. Savremeni ratovi u kojima su uslovi i način vođenja borbenih dejstava u velikoj meri izmenjeni u odnosu na ranije ratove, kada su oružane snage potpuno mehanizovane i naoružane sredstvima za pojedinačno i masovno uništavanje na velikim daljinama, a zaštita vojnika, civilnog stanovništva i celokupnog ekonomskog potencijala svake zemlje predstavlja veliki problem. Geologija (vojna), u sistemu priprema državne teritorije za odbranu i vođenje borbenih dejstava, dobija još veći značaj, pre svega jer se solidnija zaštita postiže dubljim ukopavanjem, izradom brojnih i tehnički složenijih objekata. Vođenje borbenih dejstava 1999. godine od strane NATO-a, pokazala su da su neki objekti (posebno nadzemni – površinski) nedovoljno dobri za zaštitu tj. nesvrsishodni. Međutim, podzemni, a posebno oni na većim dubinama, vrlo dobri i sigurni. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

12 /400

Primena geologije ima veoma veliki značaj i u običnom životu. Inžinjerijske starešine sa solidnim geološkim obrazovanjem, potpomognuti drugim stručnjacima, uspešno su rešavali sve geološke problem iz domena njihove delatnosti. U tome posebno se istakla inžinjerija SAD (konstruisanjem aparata, nove metode klasifikacije materijala, dimenzionisanje kolovoznih kontrukcija, rešenja sanacija raznih šteta itd, itd.). Sovjetska (ruska) armija je, takođe, imala velikih uspeha u primeni geologije prilikom rešavanja raznih problema na terenu. Kod nas, pioniri ovog posla su profesor dr K. Petković i dr B. Milovanović, koji su izdali 1939. godine prvu knjigu ove vrste kod nas pod naslovom: “Ratna geologija”. Prema tome, geologija nalazi svoju primenu u skoro svim građevinskim (inžinjerijskim) radovima, počev od individualne zaštite (zakloni), preko izrade objekata za kolektivnu zaštitu ljudstva i zažtitu ratne tehnike i drugih materijalnih sredstava, do izrade puteva, mostova, aerodroma, vodoobjekata i drugih građevinskih objekata za masovno korišćenje. Prevedeno na današnje vreme, izrada objekata za zaštitu ljudstva i MTS mora biti vrlo racionalna, ali i vrlo masovna i moraju se graditi kao višenamenski. Pri izradi ovih objekata mora se strogo voditi računa o ulaznim podacima o geološkim elementima zemljišta, tj. znati osnovne geotehničke podatke mesta, zone, reona i širih delova mesta na kome će se izvoditi građevinski radovi ili borbena dejstva. Ovo treba znati zbog toga da bi uređenje položaja bilo najbrže, najbolje, tj. najracionalnija upotreba radne snage i mehanizacije i da bi se postigla puna tehnička stabilnost, sigurnost i funkcionalnost izgrađenih objekata. Navodimo neki primer:  Pri upotrebi minopolagača (ili bagera- kopača) neophodno je znati njegove tehničke karakteristike i mogućnosti. Njegova primena je zavisna od nagiba terena, sastava i debljine površinskog rastresitog pokrivača.  Pri izvođenju rušenja puteva veći efekat se postiže u geološki nestabilnim terenima.  Za prohodnost zemljišta izvan puteva, pored karakteristika feljefa, vrlo veliki značaj imaju geološki sastav i osobine tla, nivo podzemnih voda i dr. Sve u svemu, poznavanje geologije ima veoma veliki značaj i primenu u svim građevinskim (vojničkim) delatnostima.


13 /400

1. POSTANAK I GRAĐA ZEMLJE 1.1. Postanak Zemlje Postanak Zemlje se ne može razmatrati odvojeno od Sunčevog sistema čiji je ona član sastavni deo. Sunčev sistem čini Sunce, kao centralno telo, sa planetama i drugim nebeskim telima (komete, meteoriti), oko koga oni kruže, pod uticajem njegove privlačne sile, tj. gravitacije. Ukupan broj nebeskih tela koja pripadaju Sunčevom sistemu još nije potpuno poznat. Do sada je poznato devet planeta i preko 1.500 manjih nebeskih tela. O postanku Zermlje, pa prema tome i Sunčevog sistema kao celine, postoji veliki broj hipoteza. Najprihvatljivije su Kant-Laplasova (NEBULARNA HIPOTEZA – danas prihvaćena teorija o postanku Sunčevog sistema) i Džems Džinsova, iako se i o njima može diskutovati, ali su ipak najprihvatljivije. Na slici 2 prikazan je Sunčev sistem.

Sl. 2.- Sunčev sistem 1.1.1. Kant-Laplasova hipoteza (Nebularna) Nemački filozof Emanuel Kant (1724-1804) i francuski astronom Pjer Laplas (1749-1827), nezavisno jedan od drugog (prvi 1744. i drugi 1776. godine), izneli su gledište da je Sunčev sistem nastao iz jedne haotične promagline (prašina - Nebula - međuzvezdana materija) sastavljene od usijanih gasova. Najsitnije čestice te magline, u prvo vreme, veoma razređene i jedna od druge udaljene. Među njma dejstvovala je sasvim neznatna sila privlačenja. Ta Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

14 /400

džinovska maglina, spiralnog izgleda (sl.3), nazvana je “Lovački pas” – rotiranjem se sve više zgušnjavala, smanjivala svoj obim i zadobijala loptasti oblik.

Sl. 3.- Spiralna maglina “Lovački pas” (Opšta geologija. K.Petković) Smanjivanjem zapremine povećala se brzina rotacije i centrifugalne sile u ekvatorijalnom delu, usled čega je došlo do sve jačeg ispupčavanja ekvatorijalne i spljoštavanje polarnih oblasti. U fazi kada je centrifugalna sila postala dovoljno jaka, od ostale mase odvojio se najispupčeniji deo ekvatorijalne pramagline u vidu prstena i nastavio kretanje oko centralne mase, zadržavajući raniji pravac kretanja. Pošto masa nije mogla biti ravnomerne gustine na čitavoj dužini prstena, vremenom je došlo do njenog zbijanja oko pojedinih zadebljanja i do kidanja prstena u međuprostoru. U daljoj evoluciji dolazilo je do povremenih odvajanja novih prstenova i njegovog kidanja u samostalna tela, koja su zatim zauzela odgovarajući položaj u odnosu na centralnu masu. Sl. 4.- Prašina - Nebula - međuzvezdana materija Središnji, najveći deo pramase, po Kant-Laplasovoj hipotezi, predstavlja današnje Sunce. U Sunčevoj nebuli formiraju se lokalna vrtloženja – kondenzacija gasova i čvrstih čestica – srastaju i sakupljaju se i grade PLANETEZIMALE, tj. planetarna tela - PLANETE. Veća usamljena tela, planete, među kojima spada i naša Zemlja i rojevi kometa i meteorita ispunjavaju međuplanetarni prostor. Oko nekih planeta kruže njihovi sateliti, npr. oko Neptuna kruži jedan, Urana četiri, Saturna deset, Jupitera jedanaest, Marsa dva i oko Zemlje jedan (Mesec). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

15 /400

Pre 4.6 mlrd.god. – prikupljeno dovoljno materijala zajedno u jedan turbulentan vrtlog (kretao se vrtložno oko Sunca) za postanak planete ZEMLJA (i drugih planeta Sunčevog sistema).

Sl. 5.- Prašina - Nebula, fazni razvoj U daljoj evoluciji Zemlja je, po Kant-Laplasovoj hipotezi, usled zgušnjavanja materije prešla iz gasovitog u usijano tečno stanje. Rotirajući u hladnom vasionskom prostoru izlučivala je paru, nastala je atmosfera. Kondenzacijom pregrejane pare nastajala je kiša koja je sve više hladila Zemljinu površinu dok se spoljni periferni deo nije potpuno ohladio, prešao u čvrsto stanje. Tako je nastala čvrsta Zemljina kora u čijim su udubljenjima od akumulirane vode nastala prava mora, a u njima se, kasnije, začeo i prvi život. Od tog momenta počinje prava geološka istorija Zemlje.

Sl. 6.- Turbulencija i kondenzacija gasova i čestica – stvaraju planetezimal


16 /400

1.1.2. Džinsova hipoteza (Plimska) Engleski astronom Džems Džins (James Jeans) je 1919. godine izneo svoju hipotezu o postanku Sunčevog sistema. On je pretpostavio da se, nekad, našem Suncu približilo drugo, znatno veće Sunce, tj. zvezda. Usled njene privlačne snage na našem Suncu se podigao ogroman plimski talas, kao što Mesec svojom privlačnom snagom izaziva plimu i oseku mora na Zemlji. Približavanjem zvezde plimski talas postao je sve veći i u momentu kada je ta ogromna zvezda bila najbliža Suncu talas je prešao u vrlo izdužen mlaz koji se zatim otkinuo od Sunca. U međuvremenu se zvezda udaljila od Sunca i otkinuti mlaz nije uspeo da joj se prisajedini pa je ostao u vasionskom prostoru, kao samostalna gasovita masa, da kruži oko Sunca. Usled delovanja centrifugalne sile odvojeni mlaz, sužen na krajevima a proširen na sredini, raspao se na više delova loptastog oblika, među kojima su najveće dimenzije imali oni na sredini, a idući prema krajevima bili sve manj i manji. Tako su, po Dž. Džimsu, nastale planete Sunčevog sistema, čiji međusobni raspored, veličina i udaljenost od Sunca odgovara takvom objašnjenju. Na sličan način su postali i sateliti u vreme kada su se planete nalazile u gasovitom ili tečnom stanju pod uticajem privlačne snage Sunca. 1.1.3. Teorija Karla Vajceker-a - Protoplanetarna hipoteza Teorija Karla Vajceker-a - Protoplanetarna hipoteza, jedna od najprihvatljivijih i predstavlja dopunu Kant-Laplasove hipoteze. Po njoj oblak gasova i prašine nije rotirao kao jedinstven sistem, već kao sistem vrtloga koji je omogućio odvajanje planeta. Kant-Laplasova hipoteza je bila veoma dugo opštepriznata. Međutim, novija istraživanja pokazuju da su gasoviti obruči morali biti veoma razređeni, a privlačnost između čestica tako mala, da se obruči nisu mogli skupiti u planete., već su se naprotiv, morali raspasti u svemiru. Zbog toga se počeo pridavati veći značaj hipotezi Dž. Džinsa, ali su, od 1935. godine do danas, i protiv nje izneti dosta ozbiljni prigovori. Treba očekivati da će najnovija vasionska istraživanja uneti više svetlosti i po pitanju postanka Sunčevog sistema, uključujući i našu planet Zemlju.


17 /400

1.2. FIZIČKE OSOBINE ZEMLJE 1.2.1. Oblik i dimenzije Zemlje Zemljina je ogromna kamena “lopta” koja se okreće u svemiru. To nije savršena “lopta” pošto je spljoštena na vrhu i na dnu. Zemlja ima oblik “elipsoida” (sl. 7). Zbog neravnine reljefa oblik Zemlje odstupa i od idealnog elipsoida i približava se drugom geometrijskom telu - GEOIDU. Pod geoidom se podrazumeva takvo geometrijsko telo kod kojeg bi mehaničko klatno zauzimalo upravan (normalan) položaj na bilo kojoj tački njegove površine. Tako zamišljena površina zove se ELIPSOID. Geoid, tj. stvaran oblik zemljine površine na moru je niži za oko -150 metara od zamišljene linije - Elipsoida, i oko + 50 metara iznad Elipsoida na kopnu.

Sl. 7.- Sema odnosa ELIPSOIDA I GEOIDA i stvarne površine Zemlje (prema Vagneru)

Sl. 8.- Model Zemlje – odnos elipsoida i geoida.


18 /400

Sl. 9.- Šema odnosa poluosa Poznato je da je Zemlja spljoštena na polovima i to za razliku u radijusu (pol ekvator) od 22 km. Dakle, na polovima je Zemlja "kraća" za 44 km u odnosu na ekvator ("širinu"). Tabela 1

Sl. 10.- Veličine radijusa i mase Zemlje

masa Zemlje radijus Zemlje (ekvatorski) radijus Zemlje (polarni) g na severnom polu

5.9736 1024 kg 6.378 km 6.356 km 9.83217 m/s2


19 /400

Od ukupne površine Zemlje na kopno otpada svega 29,2 %, dok je ostala površina od 70,8 % pokrivena vodom. Najveće uzvišenje na zemlji je Mont Everes (Džamolungma) na Himalajima 8.882 m, a najniža – najveća morska dunina je u Tihom okeanu i iznosi 10.430 metara, sl. 11.

Sl. 11.- Odnos najviše i najniže tačke na Zemlji Najviša temperature: + 57,7 0C u Sahari. Najniža temperature: - 88,3 0C na Antartiku. 1.2.2. Građa i sastav Zemlje Do empirijskih podataka o unutrašnjoj građi Zemlje je skoro nemoguće doći. Najveća dubina dostignuta u rudnicima sa podzemnom eksploatacijom iznosi 3- 4000 m, a najdublje bušotine koje su na današnjem tehnološkom nivou izvedene, su dubine do 10-12 km od površine Zemlje. Posmatrajući ove brojke, a poznavajući dimenzije Zemlje, jasno je da je čovek do danas svojim dostignućima samo˜“zagrebao" po površini naše planete. Međutim, posrednim istraživanjima, koja se zasnivaju pre svega na proučavanju brzine prostiranja seizmičkih (zemljotresnih) talasa kroz sredine različite gustine, danas može se sa dosta sigurnosti govoriti o unutrašnjoj građi Zemlje. Na osnovu promene brzine prostiranja seizmičnih talasa kroz dublje delove Zemlje zaključuje se da je Zemlja nehomogeno kosmičko telo i da se sastoji od nekoliko koncentričnih ljuski koje se međusobno razlikuju po sastavu, gustini, unutrašnjem pritisku, temperature i dr. U Zemlji, kako je rečeno, kao kosmičkom telu, može se razlikovati nekoliko spoljašnih i nekoliko unutrašnjih geosfera. Spoljašnje geosphere su: atmosfera, hidrosfera i biosfera, a unutrašnje geosfere su: Zemljino jezgro (pirosfera) i Zemljina kora (litosfera), sl. 12 i 13.  Atmosfera je gasni omotač koji obavija Zemljinu koru slojem debelim preko 1.000 km. Njen sastav nije homogen. Do visine11-13 km u njoj preovladava azot (75,5 %) i kiseonik (23,2 %) dok su ostali gasovi manje zastupljeni (1,3 %). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

20 /400

Sa povećanjem visine u atmosferi sve je manje vazduha – vazduh je ređi – disanje je sve teže. Saglasno razređenim vazduhom, sa visinom opada i atmosferski pritisak, dok se temperatura, takođe, menja, tj. najpre pada na - 50 0C na visini od 10 km, posle toga postepeno raste na + 75 0C na visini od 60 km, a onda naglo opada na - 70 0C na visini od 80 km, pa ponovo raste do 600 0C na 300 km. Sl. 12.- Zemljine sfere (spoljašne i unutrašnje) Sve vremenske promene u atmosferi događaju se u sloju atmosfere koji je udaljen od Zemlje 10 km, jer tu ima vodene pare i vazdušnih strujanja.

Sl. 13.- Spoljašnje geosphere  Hidrosfera je vodeni omotač Zemlje. Ona pokriva 361.000.000 km2, što čini oko 71 % Zemljine površine. Vode ima najviše u okeanima čija srednja dubina iznosi 3,7 km (što je 1.600 puta manje od zemljinog poluprečnika), znatno manje voda ima u podzemlju, a najmanje u atmosferi.  Biosfera je životna sredina u kojoj postoji živi svet, tj. zoosfera – životinje i organizmi i fitosfera – biljni svet na kopnu, u hidrosferi i atmosferi i ljudi na kopnu. Među današnjim organizmima razlikuje se preko 500.000 životinjskih i preko jedan million biljnih vrsta. Ispitivanjem okeana utvrđeno je da živih organizama ima i na dubinama preko 10.000 metara (10 km.). U atmosferi ih takođe ima do 2,0 km visine, kao i do 6 metara dubine, osim u šupljinama u kojima dopire vazduh u kojima ima živih organizamai na znatno većim dubinama. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

21 /400

Sl. 14.- Zemlja- geosfere Unutrašnje geosfere Zemlje su: zemljino jezgro – pirosfera i zemljina kora – litosfera, sl.15.

Sl. 15.-Unutrašnje geosfere Zemlje- jezgro,preuzeto iz:Wicande, R&Monroe,J.S.(1999):Essentials of Geology Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

22 /400

Sl. 16. – Građa Zemlje – unutrašnje sfere:1-litosfera (40- 6-70 km), 2- pirosfera (70-5.100) i 3 – jezgro Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

23 /400

 Pirosfera je unutrašnji deo Zemlje. Nju čini spoljna masa različitih mineral i elemenata. Na osnovu merenja i drugih podataka utvrđeno je da pirosfera ima zakonsku građu i da su u njenom jezgru najzastupljeniji teži elementi. Zapreminska težina NiFe-a je 11,5 a periferni deo pirosfere samo 3,3 g/cm3. U zemljinom jezgru vladaju i najveći pritisci od 3.500.000 atmosfera, a sve su manji prema obodu pirosfere, gde iznose 500.000 atmosfera. Temperatura pirosfere raste od oboda ka centru i iznosi 1.200-6.000 0C. Pirosfera (ili srednja ljuska) deli se na dve sferne zone: spoljna – krofesima, izgrađena uglavnom od oksida gvožđa u znatnoj meri pomešanog sa hromom, silicijumom i magnezijumom (Cr, Fe, Si, Mg) i unutrašnju zonu – nifesima, u čiji sastav ulazi, pored elemenata krofesime, i element nikal (Ni). Centralni deo Zemlje čini jezgro izgrađeno od nikla Ni i gvožđa Fe - “NiFe” sfera.  Litosfera ili zemljina kora je spoljašnji kameniti omotač Zemlje. Geomehaničkim metodama merenja utvrđeno je da njena debljina varira od 0 (6) do 40-60 km. i da je osetno tanja na dnu okeana. U njoj se, po sastavu i fizičkim svojstvima, razlikuju dve zone: SiAl i SiMa zona. - U sastavu spoljašne SiAl zone (od 0-25 km) preovlađuju jedinjenja silicijuma i aluminijuma. Specifična težina joj je 2,7 što je skoro dva puta manje od srednje specifične težine Zemlje (5,52), jer je ona pretežno izgrađena od kiselih magmatskih stena, kristalaških škriljaca i sedimentnih tvorevina. Temperatura u SiAl zoni varira od – 90 0C na polovima, do +700 0C u najdubljim delovima zone. - U sastavu dublje SiMa zone (25-35 km) preovlađuju jedinjena silicijuma i magnezijuma, pa je ona po njima i dobila ime. Pritisci u njoj dostižu i do 20.000 atmosfera, a temperature do 1.200 0C. Specifična težina SiMa zone iznosi 2,95 g/cm3. Izgrađena je pretežno od stena bazaltnog sastava.

Sl. 17.- Građa Zemlje – poprečni presek Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

24 /400

Na osnovu rezultata seizmoloških istraživanja mantl je podeljen na više slojeva. Ti slojevi su sledeći: gornji omotač (33–410 km) (20-254 milja), prelazna zona (410–660 km), donji omotač (660–2.891 km), i na dnu poslednjeg nalazi se tzv. “D" sloj promenljive debljine (prosečne debljine ~200 km. Mantl ili omotač jezgra je debela ljuska, sastavljena od gustih stena, koja okružuje spoljnje tečno jezgro, a nalazi se direktno ispod relativno tanke Zemljine kore. Proteže se do 2.900 km dubine i zauzima 70% Zemljine zapremine.

Sl. 18. – Građa Zemlje – poprečni presek (nije u razmeri) Granica između kore i omotača (mantla) naziva se Mohorovičićev diskontinuitet, skraćeno moho. Moho je granica na kojoj se brzina seizmičkih talasa naglo menja. Dubina na kojoj se nalazi Moho varira od 5 km ispod okeana do 80 km u nekim planinskim regijama poput Tibeta. Deo omotača koji se nalazi tačno ispod kore sastavljen je od relativno hladnih stena. Ovaj snažni sloj izgrađen od kore i gornjeg omotača naziva se litosfera i čija debljina takođe varira, ali u proseku se proteže do 100 km dubine. Mohorovičićev diskontinuitet, koji se još naziva i Moho, je granična zona između Zemljine kore i gornjeg dela Zemljinog omotača. Ime je dobila prema seizmologu Andriji Mohorovičiću. Mohorovičić je otkrio ovaj diskontinuitet 1909. proučavajući zemljotres u Pokupskom. Otkrio je da seizmogrami plitkih zemljotresa sadrže dva seta primarnih i sekundarnih talasa - jedan set koji se kreće direktnom putanjom od hipocentra do prijemnika, i drugi set koji se refraktuje na granici sa slojem velike brzine. Dubina Mohorovičićevog diskoninuiteta varira između 5 km ispod okeana i 75 km ispod najdebljih delova kontinentalne kore. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

25 /400

Refraction of P-wave at Mohorovičić discontinuity

Dve putanje primarnih talasa, jedna direktna i jedna refraktovana na Moho diskontinuitetu. Područje ispod litosfere koje se proteže do dubine od oko 250 km naziva se astenosfera. U tom području seizmički talasi putuju sporije, pa se još naziva zona sporijih brzina (LVZ – eng. low velocity zone). Po nekim pretpostavkama do usporavanja dolazi jer su stene u astenosferi bliže tački topljenja nego one iznad ili ispod, a neki geolozi smatraju da su stene u astenosferi delimično rastopljene. Ako je to tačno, onda je ta zona važna iz dva razloga: Sl. 19.- Građa Zemlje – Mohorovičićev diskontinuitet

1. to je zona gde se stvara magma; 2. stene u toj zoni imaju relativno malu gustinu i zato mogu lakše plutati, što znači da astenosfera deluje kao lubrikant za litosferne ploče. 1.2.3. Hemijski sastav Zemlje i Zemljine kore Hemijski sastav Zemlje je veoma složen. U njenoj građi učestvuje preko stotinu različitih elemenata i na hiljade njihovih jedinjenja. Međutim, njihova zastupljenost u pojedinim zonama Zemlje veoma je neravnomeran. Smatra se da svega 9 (devet) elemenata čini preko 99% celokupne Zemljine mase. Najviše je gvožđa Fe (oko 40%) zatim kiseonika O2 (oko 28%), silicijuma Si (oko 14%), magnezijuma Mg (oko 9%), nikla Ni, kalcijuma Ca, aluminijuma Al, sumpora S, natrijuma Na i ostalih elemenata – ukupno oko 9%, sl. 20. Procentualna zastupljenost elemenata u Zemljinoj kori je osetno različita od njihovog učešća u masi cele Zemlje. U stenama zemljine kore jviše Sl. 20. - Hemijski sastav Zemljine kore i omotača ima hemijski vezanog kiseonika i silicijuma, zatim gvožđa, aluminijuma, kalcijuma, natrijuma, kalijuma i magnezijuma (ukupno oko 97%), mnogo manje ostalih elemenata (oko 3%). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

26 /400

U tabeli 2 prikazan je hemijski sastav Zemlje – litosfere, hemijski sastav Zemljine kore (po Mejson, B., 1950.) Tabela 2 ELEMENT KISEONIK SILICIJUM ALUMINIJUM GVOŽĐE KALCIJUM NATRIJUM KALIJUM MAGNEZIJUM UKUPNO TITAN VODONIK FOSFOR MANGAN FLUOR SUMPOR STRONCIJUM BARIJUM UGLJENIK HLOR OSTALI UKUPNO

SIMBOL O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H P Mn F S Sr Ba C Cl

TEŽ % 46.60 27.72 8.13 5.00 3.63 2.83 2.59 2.09 98.59 0.440 0.140 0.118 0.100 0.070 0.052 0.045 0.040 0.020 0.020 0.353 100.000

1.2.4. Toplotna svojstva U površinskom delu litosfere oseća se (utiču) delovanje dva osnovna izvora toplote: spoljašni – sunčeva energija i unutrašnji – unutrašnji procesi raspadanja Zemljine kore – radioaktivno raspadanje elemenata, užarena lava, topla voda i dr. Sunčeva toplota na površini Zemlje prisutna je svuda, samo je na različitim geografskimširinama različitog intenziteta. To dolazi otuda što Zemlja, u toku rotacije oko Sunca i oko svoje ose, njen položaj prema Suncu, pa se razni delovi u pojedinim godišnjim dobima i u toku dana i noći različito zagrevaju. Tako se tropski predeli više zagrejavaju od polarnih delova, danju više nego noću, južne strane (prisojne) planina od severnih (osojne) itd. U umerenom klimatskom pojasu, gde se nalazi i naša zemlja, sunčeva energija prodire do dubine 20-30 metara. Dublji delovi Zemljine kore dobijaju toplotu iz pirosfere. Uprkos tome što sunčeva toplota prodire veoma plitko u zemljinu koru, ona ima izuzetan značaj za razvoj i opstanak života na našoj planeti. Po toplotim svojstvima, u Zemljinoj kori može se izdojiti četiri temperaturne zone, sl. 21. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

27 /400

Sl.21.Dijagram promene temperature sa dubinom u Zemljinoj kori:1- spoljna temperature; 2- unutrašnja teperatura. a-dnevna kolebanja temperature; b – zona sezonskih kolebanja temperature; c-neutralna zona; d-zona geotermskog stepena

Prva zona, na samoj površini Zemljine kore, debela je samo nekoliko decimetara pa do 2-5 metara. Zove se zona dnevnih oscilacija temperature. Druga zona je zona sezonskih uticaja. U njoj se osećaju promene temperature sa smenom godišnjih doba. Debela je oko 25-30 metara (kod nas oko 25 m). Ova zona je poznata pod nazivom heliotermički sloj. Treća zona je zona postojane (neutralne) temperature. U svako godišnje doba u njoj je temperature ustaljenai jednaka je srednjoj godišnjoj temperature vazduha na samoj površini Zemljine kore, iznad odgovarajuće lokalnosti. U Beogradu ta zona se nalazi na dubini od 1215 metara, u Kikindi 17,5 m., u Oregonu 6,7 m, i Alabami (SAD) 137 m. Srednja – najčešća dubina neutralne zone je 25-30 m. Četvrta zona je najdublja i neuporedivo deblja od ostalih. To je zona sa stalnimporastom temperature. Mnogim merenjima temperature u istražnim i ekspoatacionim bušotinama, rudnicima i drugim podzemnim objektima utvrđeno je da se, u proseku na svaka 33 m, sa porastom dubine temperature Zemljine kore povećava za 10C. Ovaj broj, koji označava u metrima povećanje promene temperature za 10C naziva se geotermijski (geotermski) stepen. Temperatura Zemlje raste prema unutrašnjosti zbog radioaktivnih procesa u omotaču (plaštu) i jezgru. Neutralni sloj konstantne temperature je na dubini 25 do 30 m. Na 20 km temperatura je 600 0C, na 100 km 1400 0C, na 500 km 1800 0C, a u jezgru do 5000 0C. Geotermijski stepen je dubinski razmak za povećanje temperature od 10C, a obično je 2732 m što je važno u gradnji tunela, a posebno u rudarstvu. Geotermijski gradijent je porast temperature za neki razmak (obično za 100 m). Veličina geotermskog stepena može se mestimično menjati i često odstupa od prosečne vrednosti (Beograd – 12-15, Kikinda – 17,5, Oregon - 6,7 m, Alabama 137 m itd. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

28 /400

1.2.5. Gravitacija Zemlje Na površini Zemlje oseća se delovanje dveju međusobno suprotnih sila: zemljine teže i centrifugalne sile. Zemljina teža ili gravitacija, deluje od periferije ka centru Zemlje, saglasno Njutnovom zakonu opšte gravitacije, a centifugalna sila, koja se javlja kao posledica rotacije Zemlje, deluje ka periferiji. Najjača sila gravitacije je na polovima 9,83 m/s2, a najslabija na Ekvatoru 9,73 m/s2. Na 450 geografske širine je 9,80 m/s2. Gravitacija je i sila kojom planeta Zemlja privlači i drži sve materijalne stvari (živa bića i predmete) na svojoj površini a nazivamo je Zemljina teža. Sva materijalna tela poseduju silu gravitacije, ali su te sile daleko manje nego sila Zemljine teže, koja se oseća i na 80 000 kilometara udaljenosti od njene površine. Gravitaciona sila Sunca još je veća, jer Sunce pomoću nje drži "na okupu" sve planete Sunčevog sistema koje usled ove sile u svom kretanju kruže oko Sunca. Jačina gravitacione sile između, na primer, dva tela zavisi od mase tih tela i udaljenosti između njih. Generalno, cela struktura univerzuma se bazira na gravitaciji. Gravitacija ili sila teže jedna je od četiriju osnovnih sila (fundamentalne interakcije). Gravitacija (prema lat. gravitas: težina) je sila uzajamnog privlačenja između masa. Po Isaku Njutnu (Isaac Newton), gravitacija je osnovno svojstvo mase. Sila teže samo je jedan specijalan slučaj opšteg zakona gravitacije. Po Albertu Anštajnu (Einstein), gravitacija je posedica zakrivljenosti prostora. Gravitaciona sila drži planete u orbiti oko Sunca.

Sl. 22. Sunčev sistem-nebeska tela koja kruže oko njega: planete i njihovi sateliti, asteroidi, komete, meteoroidi, kao i međuplanetarna prašina i gas. U svetu mikroskopskih veličina, gravitacija je najslabija od četiri osnovne sile prirode. U makroskopskom svetu deluju jedino gravitacione i elektromagnetne sile. Za razliku od elektromagnetnih sila, gravitacione sile su uvek privlačne. Dva tela se privlače uzajamno silom koja je proporcionalna proizvodu njihovih masa, a obrnuto proporcionalna kvadratu njihovog međusobnog rastojanja. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

29 /400

Isak Njutn definisao je krajem 17. veka (u studiji Matematički principi prirodne filozofije (lat. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), objavljena 1687., u kojoj opisuje univerzalnu gravitaciju i tri zakona kretanja. U toj studiji su postavljeni temelji klasične (Njutnove) mehanike i poslužila kao primer za nastanak i razvoj drugih modernih fizičkih teorija. Izuzetno je jednostavan i odlično aproksimativan proračun sila gravitacije (izuzev za brzine bliske brzini svetlosti), tako da se i danas koristi. Po Njutnu se jedinica sile naziva „Njutn“ i obeležava velikim slovom N što je ekvivalentno sa kg•m/s², gdje je: - F - uzajamna sila privlačenja između dva tela (kg), i vredi F = F1 = F2, - G - univerzalna gravitacijska konstanta koja iznosi 6,67428 ×10−11 Nm2 kg−2, - m1 - masa prvog tela (kg), - m2 - masa drugog tela (kg), i - r - međusobna udaljenost između centra dva tela (m). Jačina Zemljine teže utoliko je veća ukoliko je veća masa tela koje Zemlja privlači. Sila Zemljine teže se smanjuje pri udaljavanju od Zemlje. Jačina gravitacionog polja Zemlje, varira u zavisnosti od geografske širine. Prosečna vrednost gravitacionog ubrzanja na površi Zemlje naziva se normalna vrednost, i iznosi, prema definiciji, 9.80665 m/s2. Na osnovu ovoga moglo bi se pomisliti da će se sa prodiranjem ka centru Zemlje povećavati intenzitet sile teže (a samim tim i težine tela). Medjutim, dešava se obrnuto. Ukoliko je telo na većoj dubini u Zemlji, sila Zemljine teže (kao i težina tela) je sve manja. To se dešava jer njega ne privlači samo onaj deo Zemlje koji je ispod njega već i onaj iznad njega. Kada bi se telo našlo u središtu Zemlje bilo bi u bestežinskom stanju, jer bi tada na njega delovale jednake privlačne sile. Dakle, Zemljina teža je najveća na površini Zemlje.

Sl. 23. Gravitaciono polje i sila teže Pravci vektora gravitacionog polja u bilo kojoj tački poklapaju se sa pravcem koji prolazi kroz centar Zemlje. Smer vektora gravitacionog polja je ka centru Zemlje. Gravitaciono polje Zemlje u bilo kojoj tački postoji, bez obzira na to da li se u toj tački nalazi ili ne nalazi neko drugo telo. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

30 /400

Intenzitet gravitacionog polja ne zavisi od toga kolika je masa stavljena u datu tačku polja. Zemlja je malo spljoštena na polovima pa jačina Zemljine teže veća je na polovima nego na ekvatoru. Poznato je da je Zemlja spljoštena na polovima i to za razliku u radijusu (pol - ekvator) od 22 km. Dakle, na polovima je Zemlja "kraća" za 44 km u odnosu na ekvator ("širinu"). Isto tako znamo da se Zemlja vrti oko svoje ose, a to znači da na nas deluje centrifugalna sila koja nas malo "diže" baš kao što bi nas ringišpil u svakom trenutku mogao odbaciti prema spoljašnosti - vani ako se ne pridržavamo, ili ako ga zavrtimo do takve brzine da nas ni ruke više ne mogu zadržati na njemu. Sl. 24. Zemlja - centrifugalna sila Centrifugalna sila je inercijska sila koja deluje na telo koje se kreće po kružnici, a usmerena je radijalno (od središta prema spolja). Kod planeta imamo slučaj da je centrifugalna sila proporcionalna udaljenosti od ose rotacije. Iz toga sledi da će sila biti najveća na ekvatoru dok će na polovima biti jednaka nuli. Sada kada to znamo, možemo izračunati veličinu-snagu centrifugalne akceleracije, kako bismo videli koliko ona umanjuje akceleraciju slobodnog pada na ekvatoru, a to je i odgovor na pitanje zašto je g različit na različitim geografskim širinama Zemlje. Kada znamo poznate vrednosti. masa Zemlje radijus Zemlje (ekvatorski) radijus Zemlje (polarni) g na severnom polu

5.9736 1024 kg

Tabela 3

6.378 km 6.356 km 9.83217 m/s2

Kao što je rečeno, na razlike akceleracije slobodnog pada učestvuju dva faktora. Spljoštenost Zemlje i rotacija Zemlje oko svoje ose. Spljoštenost Zemlje ima dva puta veći učinak na akceleraciju slobodnog pada g no što to ima rotacija Zemlje. Konkretno u brojevima: 1. Spljoštenost Zemlje stvara razliku od 0.068 m/s2 između pola i ekvatora - tj. na ekvatoru je g manji za navedenu vrednost. 2. Rotacija Zemljie stvara razliku od 0.0337 m/s2 između pola i ekvatora - tj. na ekvatoru je g manji za navednu vrednost. Sabiranjem ove dve vrednosti, dobije se da ukupna varijacija gravitacije između pola i ekvatora i iznosi oko 0.1017 m/s2. Ako se uzme da je srednja vrednost za g = 9.80 može se reći da je g jednak: g = 9.80 ± 0.1017 m/s2. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

31 /400

Prema drugom Njutnovom zakonu sila koja deluje na telo je jednaka proizvodu mase i ubrzanja tj. F=ma. To znači da je intenzitet gravitacionog polja Zemlje brojno jednak ubrzanju koje telo dobija usled privlačne sile Zemlje. To se ubrzanje naziva ubrzanje Zemljine teže i najčešće se obeležava sa g. Ubrzanje Zemljine teže, kao i intenzitet gravitacionog polja, različito je na različitim udaljenostima od centra Zemlje. Ali, na odredjenom mestu ubrzanje Zemljine teže ne zavisi od mase tela na tom mestu. Tabela 4 Masa tela (kg) 1. 75 2. m = F/g = 60 kg 3.

20

4.

100

Intenzitet grav. Polja ( )

Sila Zemljine teže (N)

9,81 9,78 G = F/m = 9,83 m/s2 Jačine gravitacionog polja Meseca 9,81

F = m.g = 735,75 N 586,8 196,6 F= mg = 981 N

Sl. 25. Mase i gravitacija planeta i gravitacijska karta Zemlje - (c) NASA Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

32 /400

1.2.6. Magnetizam Zemlje Magnetno polje Zemlje može se predstaviti kao polje magnetnog dipola, čiji se jedan pol nalazi u blizini severnog geografskog pola, a drugi u blizini južnog geografskog pola. Zamišljena linija koja spaja magnetne polove zaklapa sa osom rotacije Zemlje ugao od 11.3°, negde piše i 11,50. Nastanak magnetnog polja Zemlje objašnjava geodinamička teorija.

Sl. 26. Elementi magnetnog polja Zemlje

Prostor u kome se oseća dejstvo magnetnog polja Zemlje naziva se magnetosfera. Ona se prostire nekoliko desetina hiljada kilometara u svemir. Magnetosfera štiti Zemlju od štetnog dejstva Sunčevog vetra. Ima oblik vodene kapi – spljoštena je na strani koja je okrenuta ka Suncu, a izdužena na suprotnoj.

Sl. 27. Zemljina magnetosfera

Sl. 28. Geografski i magnetni pol Zemlje

Magnetni polovi Zemlje su mesta na Zemljinoj površi gde su magnetne linije sila normalne na površinu Zemlje (odnosno na tangentnu ravan koja se može postaviti u toj tački). Takođe može se reći da je na magnetnim polovima inklinacija jednaka 90° ili -90°. Na magnetnim Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

33 /400

polovima bi kompas, čija igla osciluje samo u horizontalnoj ravni, pokazivao različite pravce. Magnetni polovi nisu predstavljeni jednom tačkom, već delom Zemljine kore, površine nekoliko kvadratnih kilometara.

Sl. 29. Magnetni polovi-ilustracija Zemljinog plašta i sile magnetnog polja Južni magnetni pol se nalazi na 73° severne geografske širine i 100° zapadne geografske dužine, na ostrvu Princa od Velsa, dok se severni magnetni pol nalazi na 70° južne geografske širine i 148° istočne geografske dužine, na Antarktiku - južno od Novog Zelanda. Iz tog razloga se geografski polovi nalaze na suprotnim Zemljinim hemisferama u odnosu na magnetne polove, tj. severni geografski pol je dobio naziv po tome što se nalazi na hemisferi prema kojoj se okreće severni kraj igle kompasa (koju privlači južni kraj „Zemljinog magneta“). Analogno je i za južni geografski pol. Lokacije magnetnih polova nisu statične. Godišnje pomeranje može iznositi i više od 15 km. Pozicije polova na različitim kartama obično nisu tačne, a precizno se određuju u specijalizovanim institutima za geomagnetna ispitivanja. Zemlja predstavlja relativno slab magnet, ipak dovoljno jak da deluje na magnetnu iglu kompasa (busole) i da pobuđuje magnetna svojstva kod nekih mineral u Zemljinoj kori. Jedan kraj magnetne igle busole uperen je stalno prema severnom polu. Pošto magnetni i geografski polovi se ne poklapaju - udaljeni su za 11.3°. Taj ugao se zove deklinacija, koja ima različite veličine, a zavisi od položaja tačke na Zemljinoj kori i ima različite vrednosti. Kod nas je igla skrenuta za 80 ka zapadu. Na Ekvatoru ima horizontalan, a na severnom polu potpuno vertikalan položaj.


34 /400

1.2.7. Radioaktivnost Zemlje Mnogobrojnim ispitivanjima uzoraka stena, minerala, zemljanih masa, vode i vazduha, utvrđeno je prisustvo radioaktivnih materija u litosferi, hidrosferi, atmosferi i živim materijalima. Pretežni deo radioaktivnosti dolazi od radioaktivnih elemenata: uran (U238), torijum (Th232), kalijum (K40). Iako su jonizujuća zračenja i radioaktivnost otkriveni još krajem prošlog veka, zračenje kao oblik kontaminacije životne sredine počinje naglo da zabrinjava široku svetsku javnost tek posle užasa atomskog bombardovanja Japana 1945. godine. Široka primena radijacija i radioaktivnosti, korišćenje nuklearne energije, ali i opasni kvarovi u nuklearnim elektranama u novije vreme, pored svih pozitivnih tekovina, alarmantno ukazuju i na ozbiljne ekološke i zdravstvene posledice nastalih kontaminacija. Sl. 30. Elektromagnetni spektar- frekvencije jonizirajućih i mikro talasa Pojam zračenja ili radijacija (lat. radius – zrak) podrazumeva emisiju zračenja ili čestica iz nekog izvora. Zračenja vrlo visoke energije, koja su u stanju da direktno ili indirektno stvaraju jone, nazivaju se jonizujuća zračenja. Jonizujuća zračenja predstavljaju glavni uzrok »povreda« protoplazme koje nastaju u materiji koja ih apsorbuje. Ove radijacije nastaju u nuklearnim reakcijama i procesima, kao i posebnim laboratorijskim i industrijskim uređajima, a prisutna su i u kosmičkom zračenju Radioaktivnost je osobina nekih hemijskih elemenata, odnosno materija, da emituju nevidljive čestice ili zrake velike energije. Izotopi elemenata koji emituju jonizujuća zračenja zovu se radioizotopi ili radionuklidi. Izvori jonizujućeg zračenja su: - alfa-čestice, krupne, pozitivno naelektrisane čestice, - beta-čestice, sitnije, negativno naelektrisane čestice (elektroni) i - gama-zraci, neutralni elektromagnetni talasi vrlo malih talasnih dužina (Sl. 31). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

35 /400

Gama – zracima su vrlo slični X-zraci, koji se dobijaju iz rendgen aparata. Značajni su i neutroni, krupne nenaelektrisane elementarne čestice, sastavni delovi atomskih jezgara koji kada su izvan njih postaju radioaktivni.

Sl. 31. Vrste jonizirajućeg zračenja Jedinica za merenje radioaktivnosti izvora naziva se bekerel (Bq). Jedan bekerel odgovara jednom raspadu bilo kog radionukleida u jednoj sekundi. Doze zračenja se mere količinom energije apsorbovane tkivima izloženih zračenju. Jedinica za merenje apsorbovane doze jonizujućeg zračenja, odnosno energije unete radijacijom po gramu tkiva, naziva se grej (Gy). Jedan grej predstavlja količinu energije unete jonizujućeg zračenja u jedinicu mase neke materije. Velike doze koje organizmi prime u kratkim vremenskim intervalima (minutima ili satima) nazivaju se akutne doze. Nasuprot njima, hroničnim dozama subletalne radijacije nazivaju se one doze koje se mogu primati stalno tokom celog života.

Radioaktivnost drugih prirodnih radioaktivnih elemenata je veoma mali. Postoje mnogi izvori jonizirajućeg zračenja. Zapravo sve stvari oko nas zrače, neke više, neke manje. Prema poreklu i izvoru, zračenja mogu biti prirodna i veštačka. Najveći deo ukupnog zračenja koje prima svetsko stanovništvo vodi poreklo od prirodnih izvora. Postoje tri osnovna izvora prirodne ili osnovne radijacije:  kosmička radijacija,  zemaljska ili radijacija iz Zemljine kore i  zračenje iz radioaktivnih izvora koji se nalaze u tkivima živih bića. Prva dva se nazivaju spoljašnjim, a treći unutrašnjim izvorom zračenja u odnosu na čovekov organizam. U celini, zemaljski izvori imaju najveći udeo u izloženosti čoveka prirodnoj radijaciji. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

36 /400

Zemaljska radioaktivnost potiče od prirodnih radioaktivnih elemenata koji se nalaze u zemljištu, posebno u glinovitoj podlozi i stenama, i različita je na različitim delovima Zemlje. Naročito je velika iznad naslaga uranove rude. Osnovni izvori veštačkog zračenja su: nuklearni reaktori, nuklearne elektrane, zatim rendgenski aparati, kao i nuklearno oružje korišćeno prilikom testiranja. Svi ovi veštački izvori radioaktivnosti znatno su uvećali ukupne doze zračenja koje prima svaki pojedinac i čovečanstvo u celini. Procenjuje se da je čovek svojim aktivnostima u nuklearnoj energetici već dodao Zemlji radioaktivnost veću nego što su je sadržale njena prirodna atmosfera i hidrosfera, a da svi današnji nuklearni reaktori odgovaraju ukupnoj radioaktivnosti tla sa kojim se neposredno dolazi u dodir. Kosmičko zračenje dolazi iz Svemira, delimično se apsorbuje u atmosferi pa dolazi do Zemlje. Sadrži čestice raznih energija i ima neutronsku komponentu, koja daje brzinu doze do 25 mSv/godinu, i direktno jonizirajuću komponentu od 0,25 do 0,30 mSv/godinu. Intenzitet zračenja zavisi od geografske širine, pa je veći prema polovima, a raste sa nadmorskom visinom. Zračenje iz Zemlje potiče iz materijala u stenama kao što su izotopi kalijuma i rubidijuma i dve porodice radioaktivnih elemenata koje nastaju raspadom urana i torijuma. Prirodni izvori - daleko najveći deo radijacije koju svetsko stanovništvo prima potiče od prirodnih izvora. Izlaganje najvećem delu ove radijacije je neizbežno. Tokom čitave istorije naše planete radijacija dopire do njene površine iz kosmosa i iz radioaktivnih materijala koji se nalaze u Zemljinoj kori. Ljudi bivaju ozračeni na dva načina. Radioaktivne supstance mogu da ostanu izvan tela i da ga ozračuju spolja, »eksterno«, ili pak mogu da se udišu sa vazduhom i gutaju sa hranom i vodom i da tako ozračuju ljude iznutra, »interno«. Ali, mada svi stanovnici Zemlje primaju prirodnu radijaciju, neki apsorbuju mnogo veće količine nego drugi. To zavisi od toga gde ko živi. Doze su na nekim mestima sa naročito radioaktivnim stenama ili tlom, znatno više od proseka; na drugim mestima su pak znatno niže. Kolike će doze neko primiti, može da zavisi od njegovog životnog stila. Korišćenje naročitog građevinskog materijala za kuće, kuvanje na plinu, otvoreno ognjište na kome sagoreva ugalj, izolacija kuće, pa čak i avionski letovi – sve to povećava prirodno ozračavanje. U celini uzev, zemaljski izvori su odgovorni za najveći deo čovekove izloženosti prirodnoj radijaciji. U normalnim prilikama, na njih otpada više od pet šestina godišnje efektivne ekvivalentne doze koju apsorbuju pojedinci – i to pretežno internom radijacijom. Na kosmičke zrake otpada preostali deo, pretežno eksterne radijacije. Prirodni izvori radijacije sa prosečnim godišnjim efektivnim dozama mogu se ilustrovati sledećim ciframa: - zemaljski izvor – interni 1,325 milisiverta; - zemaljski izvor – eksterni 0,35 milisiverta; - kosmički izvor – eksterni 0,3 milisiverta; - kosmički izvor – interni 0,015 milisiverta. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

37 /400

Kosmički zraci - nešto manje od polovine čovekove izloženosti spoljnoj prirodnoj radijaciji potiče od kosmičkih zraka. Većina tih zraka dopire do nas iz dubine međuzvezdanog prostora, neke emituje Suce prlikom svojih eksplozija. Kosmički zraci direktno ozračuju Zemlju, stupajući u interakciju sa atmosferom, pri čemu se stvaraju ove vrste radijacije i razni radioaktivni materijal. Nijedno mesto na Zemlji ne može da izbegne ovaj univerzalni, nevidljivi pljusak. Ali, on neke delove zemaljske kugle jače pogađa nego druge. Polovi primaju više radijacije nego ekvatorijalni regioni, zbog toga što magnetsko polje Zemlje skreće naelektrisane čestice sadržane u zračenju. I, što je još značajnije, nivo radijacije se povećava sa nadmorskom visinom, pošto na velikim visinama ima manje vazduha koji deluje i kao štit. Neko ko živi na nivou mora, prima godišnje efektivnu ekvivalentnu dozu od oko 300 mikrosiverta (milioniti delovi siverta), dok onaj ko živi na visini iznad 2.000 metara prima nekoliko puta veću dozu. Nivoi kosmičke radijacije na različitim nadmorskim visinama. Aurora borealis Šatl Meteori

Meteorološki baloni

13 mikrosiverta/h (20 000 m)

5 mikrosiverta/h (12 000 m) 0,2 mikrosiverta/h (4000 m) 0,1 mikrosiverta/h (2000 m) 0,03 mikrosiverta/h (0,000 m)

Sl. 32. Nivoi kosmičke radijacije Zemaljska radijacija - glavni radioaktivni materijal u stenama su kalijum-40, rubidijum-87 i dve porodice radioaktivnih elemenata koje nastaju raspadanjem uranijuma–238 i torijuma– 232, dva dugovečna radionukleida koji su se zadržali na Zemlji od njenog postanka. Naravno, Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

38 /400

nivoi zemaljske radijacije razlikuju se od mesta širom sveta, kao šro se menja i koncentarcija ovih materijala u Zemljinoj kori. Za većinu ljudi ove razlike nisu naročito dramatične. Ispitivanja u Francuskoj, Nemačkoj, Itliji, Japanu i SAD, na primer, ukazuju da oko 95 odsto ljudi živi u oblastima gde prosečna doza varira od 0,3 do 0,6 milisiverta (hiljaditih delova siverta) godišnje. Ali, neki ljudi primaju znatno veće doze; oko 3 odsto ljudi je izloženo dozi od jednog milisiverta godišnje, a polovina njih prima više od 1,4 milisiverta godišnje. Ima mesta na Zemlji gde je zračenje iz zemljišta još i mnogo veće. Blizu grada Pasosa de Kaldas, Brazil, nalazi se brežuljak na kome su istraživači izmerili doze radijacije od oko 800 puta veće od prosečnih, izmerena je doza radijacije od 250 mikrosiverta godišnje. Sva je sreća da je ovaj brežuljak nenastanjen. U Guarapari na plaži registrovana je radijacija od 175 mikrosiverta godišnje. U Indiji u Kerala i Tamil Nadu na plaži je izmerana radijacija od 17 mikrosiverta godišnje, a u Iranu u Ramasaru izmereno je 400 mikrosiverta godišnje. U proseku, dve trećine efektivne ekvivalentne doze koju ljudi primaju iz prirodnih izvora potiče od radioaktivnih materija u vazduhu koji udišu, hrani koju jedu i vodu koju piju. Veoma malo od ove interne doze potiče od radioaktivnih materijala – kao što su ugljenik–14 i tricijum koji se stvaraju usled kosmičkog zračenja. Gotovo čitava interna doza potiče od zemljinih izvora. U proseku, ljudi primaju oko 180 mikrosiverta godišnje iz kalijuma–40, koji telo apsorbuje uporedo sa ne radioaktivnim kalijumom, elementom od bitnog značaja. Ali, neuporedivo najveća količina potiče iz elemenata koji nastaju raspadanjem uranijuma–238, a u manjoj meri iz raspadanja torijum–232. Neki od ovih, kao olovo–210 i polonijum–210, uglavnom ulaze u telo zajedno sa hranom. Jedan i drugi koncentrisani su u ribi i rakovima; ljudi koji jedu velike količine hrane iz mora nužno će primiti odgovarajuće visoke doze radijacije. U tabeli 4 i grafikonu prikazano je učešće nekih izvora jonizirajućih zračenja koji utiču na čoveka. Tabela 4 Učešće pojedinih izvora jonizirajućih zračenja kojima je izložen čovekov organizam - čovek

veštački izvori

51%

Kosmičko zračenje 12%

rendgen dijagnostika

40%

Radioizotopi izvan 27% tela

radioterapija

5%

Radioizotopi u telu 10%

radioaktivni otpaci

5%

ostali veštački izvori

1%

Prirodni izvori

49%

Sl. 33. Izvori jonizirajućeg zračenja


39 /400

2. OSNOVE MINERALOGIJE Geološke mase - Zemljina kora, bez obzira na njihovo poreklo i fizičko stanje, sastoje se od mineralnih inividua, jedne ili više vrsta, koji se nazivaju minerali. Minerali su prirodna anorganska tela stalnog hemijskog sastava i određenih fizičkih osobina - koji su stabilni u određenim uslovima pritiska i temperature (homogena masa, morfološka i strukturna svojstva). U većini slučajeva su jedinjenja dvaju ili više hemijskih elemenata, a vrlo retko su kao pojedini – slobodni elementi: zlato, sumpor, grafit i dr. Kristal (grč:krystallos-led) prelaz materije u kristalno stanje. Kristal je mineral homogenog tela, element ili hemijsko jedinjenje koji ima određenu unutrašnju građu ili kristalnu rešetku sastavljenu od atoma, jona, jonskih grupa i molekula. Pravilan raspored materijalnih čestica u unutrašnosti kristala odražava se na njihov spoljašnji oblik, pa se kristali razvijaju kao poliedri (grč. polys - mnogi, hedra - stranica, površina, pljosan) ili višestranični, geometrijska tela sa ravnim kristalnim površinama, ivicama i vrhovima. Osnovna svojstva kristala su: 1. Homogenost (grč. homos - jednak, genes - rođen). U svakom i najmanjem svom delu kristali imaju jednaku građu, hemijski sastav i fizička svojstva. 2. Anizotropija (grč. anisos - nejednak, tropos - način). Većina kristala ima u istim smerovima jednaka, a u različitim smerovima različita svojstva. 3. Simetrija - svaki kristal ima i geometrijsku (spoljnu) i kristalografsku (unutrašnju) simetriju. 4. Sposobnost rasta. Kristali se povećavaju ili „rastu“ pravilnim slaganjem materijalnih čestica paralelno kristalnim površinama. Za razliku od kristala amorfni minerali (grč. a - bez, morphe - oblik) nemaju pravilnu unutrašnju građu. Oni su izotropni (grč. isos - jednak, tropos - način), dakle u svim smerovima jednakih svojstava. Nemaju oblik poliedra niti simetriju. U prirodi se nalaze ređe od kristala. Neki mineralozi amorfne mase nazivaju mineraloidi jer nemaju pravilnu kristalnu rešetku. Do sada je poznato oko 4.000 mineralnih vrsta, ali su za proučavanje u oblasti geologije (vojne) i geomehanike važni oni od kojih su najvećim delom izgrađene stenske mase – petrogeni minerali. Petrogeni minerali (grč. i lat. petra-stena, genes-rođen) su oni koji izgrađuju stene. Važni su za objašnjenje nastanka stena kao i za njihovo određivanje i klasifikaciju. Stenske mase izgrađuje samo 50-tak mineralnih vrsta. Izvestan broj minerala javlja se u stenama u malim količinama, te oni nisu petrogeni minerali. Prisustvo nekih nepetrogenih minerala, mogu pogoršati neke osobine – kvalitete stenskih masa koje utiču na upotrebljivost tih stena u građevinarstvu. Takvi minerali se nazivaju štetni minerali. Zbog štetnog uticaja na fizičko-mehanička svojstva stenskih masa neophodno je da im se posveti pažnja kao i petrogenim mineralima. Mineralogija je naučna disciplina geologije koja se bavi proučavanjem i sistematikom minerala, a njene grane su kristalografija, mineralna fizika, mineralna hemija, minerogeneza i sistematska mineralogija. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

40 /400

2.1. Nastanak minerala Minerali nastaju nizom fizičko-hemijskih procesa u toku kojih se atomi, atomske grupe i joni pojedinih hemijskih elemenata svrstavaju u grupe i redove, pri čemu grade kristalnu rešetku – strukturu minerala od kojih zavise sva njihova svojstva. Minerali nastaju kristalizacijom iz magme, odnosno lave, izlučivanjem iz vodenih rastvora i metamorfozom. KRISTALIZACIJOM IZ MAGME (LAVE)

NASTANAK MINERALA

IZLUČIVANJE IZ VODENIH RASTVORA

METAMORFOZOM

Minerali, dakle, mogu nastati - formirati se na brojne načine: - pirogeni (kristalizacija iz magme), - pneumatogeni (kristalizacija iz gasova i para,), - hidrotermalni (kristalizacija iz vrućih rastvora), - hidatogeni (kristalizacija iz hladnih vodenih rastvora), - evaporitni (izlučivanje iz zasićenih vodenih rastvora zbog isparavanja), - regionalno-metamorfni (preobražajem postojećih minerala zbog porasta pritiska i temperature), - kontaktno-termalni (preobražaj postojećih minerala zbog porasta temperature), - autigeni (posledica trošenja postojećih minerala) i - biogeni (posledica životnih procesa organizama). Temperatura kristalizacije i topljenja je za istu vrstu minerala stalna kod stalnog pritiska. 2.1.1. Kistalizacija iz magme (lave) Prvi minerali u Zemljinoj kori (stenskoj masi) nastaju diferencijom i očvršćavanjem – kristalizacijom pri hlađenju magmatskih rastopa uz slabljenje pritiska. Kristalizacija pojedinih minerala odvija se po fazama: Tabela 5 I FAZA

Kristalizuju minerali iz grupe oksida, sulfida, sulfata (apatit, hematit, magnetit, pirit)

II FAZA

Kristalizuju feromagnezijski minerali (olivin, piroksen, amfiboli, biotit i dr.)

III FAZA

Kristalizuju minerali iz grupe feldspata (ortoklas, plagioklas, leucit, nefelin i sl.)

IVFAZA

Kristalizuju minerali silicijumske kiseline (npr. Kvarc). U ovoj fazi često se kristalizuju i zlatonosne žice. Kristalizacija (grčki: krystallos – led) – prelaz materije u kristalno stanje.


41 /400

2.1.2. Izlučivanje iz vodenih rastvora Iz vodenih rastvora minerali nastaju na više načina: - isparavanjem ugljene kiseline (CaCO3) – kalcijum karbonata u obliku stalagmita, stalaktita, bigra i sl; - isparavanjem iz vode kao rastvarača (šalitra, soda, plava galica, gips, kamena so i dr.); - delovanjem organizama (razne alge, bakterije, puževi, školjke, dijatomejska i infuzorijska zemlja, kalcit, dolomit i sl.). 2.1.3. Metamorfoza U toku procesa metamorfoze minerali nastaju delovanjem visokih temperatura i pritisaka u dubljim delovima litosfere (turmalin, talk, epidot i dr.). Minerali nastali preobražajem ranije nastalih minerala zovu se metamorfni minerali. 2.2. Oblici minerala U prirodi se minerali javljaju u različitim oblicima. Kakav će oblik poprimiti neki mineral zavisi od uslova sredine u kojoj nastaje. U zavisnosti od primljenog oblika razlikuju se: kristali, kristalasti minerali i amorfne mase. - kristali (minerali kod kojih i najsitnije čestice imaju pravilan geometrijski oblik): u sporoj promeni rastopa (rastvora), gde postoji dovoljan prostor za razvoj, sva mineralna masa, ili bar njen najveći deo, izlučiće se u pojedinim zrnima pravilnih geometrijskih oblika. Ti pravilni (poliedarski) oblici nazivaju se kristali (sl.34). Spoljni geometrijski (poliedarski) oblik pravilno razvijenih kristala je neposredna posledica pravilnosti unutrašnje građe, tj. pravilnosti rasporeda čestica u kristalnoj masi.

Sl.34. Kristalni i amorfni oblici minerala - kristalasti minerali: zbog nedostatka prostora ili usled promene ostalih uslova kristalizacije, neki minerali ne uspevaju da zadobiju pravilne spoljne konture, iako imaju pravilnu unutrašnju građu. Ti minerali nazivaju se kristalasti minerali. Sl.35. Oblici kristala: a. gipsa, b. fulvenita, c. Halita

- amorfni minerali: minerali koji pri svom ostanku ne uspevaju da izgrade ni pravilnu unutrašnju strukturu (građu) niti pravilan spoljni oblik nazivaju se amorfni minerali. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

42 /400

Neke stene u svom sastavu, u jednoj istoj masi, imaju pravilno razvijene kristale i nepotpuno iskristalisane ili potpuno amorfne minerale. Pravilno (krupno) razvijene kristale nazivamo fenokristali (sl.36), a ostali deo mase nazivamo osnovna masa.

Sl.36. Fenokristali u porfirskoj strukturi Manji broj petrogenih minerala nema pravilnu unutrašnju građu, a ni spoljašnji oblik, tj. amorfni su. Amorfni minerali nisu postojani, jer tokom vremena postaju kristalasti. 2.2.1. Kristalografske osobine Svaki pravilno razvijeni kristal predstavlja geometrijsko pravilno telo na kojem se jasno vide: površine, ivice i rogljevi (sl.37). Pored ovih vidljivih postoje još i zamišljene ose i ravni unutar kristala. (sl.40).

Sl.37. Granični elementi kristala Površine (pljosni) - ravne glatke površine koje sa svih strana ograničavaju kristal. (kvadratne, pravougaone, trougaone, trapezne, petougaone, šestougaone). Ivice – linijski granični elementi kristala koje nastaju sučeljavanjem (spajanjem) dve pljosni. Rogljevi su tačkasti granični elementi kristala koji nastaju sučeljavanjem najmanje tri ivice, mogu biti: - trigonalni (3 ivice), - kvarterni (4 ivice), - seksterni (6 ivica), - okterni (8 ivica). Rogljevi mogu biti: - pravilni (ivice istih dužina), - nepravilni (ivice različitih dužina). Sl.38. Vidljivi elementi kristala Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

43 /400

Kristalna struktura predstavlja uređeni raspored elementarnih jedinki supstance (atoma, molekula ili jona), pravilno se ponavlja u svim pravcima gradeći kristalnu rešetku, tako da kristalne supstance izgledaju kao pravilna geometrijska tela.

Sl.39. Kristalna rešetka halita NaCl:a)šematski prikaz prostornog rasporeda jona natrijuma i hlora; b)struktura halita – raspored i odnos veličina Na+ i Cl- jona

Kristalna ili strukturna rešetka ima prostorno pravilan položaj čestica koji se trodimenzionalno pravilno raspoređuju. Površine mogu seći jednu, dve ili tri kristalne ose, pa razlikujemo pinakoidalne, prizmatične i piramidalne površine. Kristali se mogu razviti u jednostavnim formama (npr. kocka ili heksaedar) ili u kristalnoj kombinaciji različitih vrsta površina. Zbog stalnosti površinskih i ivičnih uglova kristali su simetrična tela. Kristali imaju tri vrste simetrijskih elemenata: ravan, osu i centar simetrije. Postoje 32 kombinacije elemenatarne simetrije (32 kristalne klase) koje, s obzirom na dužinu i međusobni odnos kristalizacijskih osi, možemo grupisati u sedam kristalografskih sistema, sl.40.: - Teseralni (tri kristalografske ose jednake dužine i sve tri normalne jedna na drugu); - Tetragonalni (tri kristalografske ose od kojih su dve jednake a treća duža ili kraća i sve tri normalne jedna na drugu); - Rombični (tri ose, sve tri ratličite dužine i sve tri normalne jedna na drugu); - Romboedarski ( tri ose jednake dužine koje nisu međusobno normalne, odnosno predstavljena je romboedrom. - Monoklinički (tri ose, sve tri ratličite dužine od kojih dve su normalne a treća je pod uglom); - Triklinički (tri ose i sve tri se seku pod uglom); - Heksagonalni (četiri ose od kojih su tri u jednoj ravni, iste dužine, seku se pod uglom 600. Čertvrta osa je duža ili kraća ali je normalna na njih.


44 /400

Sl. 40. Kristalografski sistemi i osnovni oblici kristala Svaki mineral se kristališe samo u jednom od navedenih kristalografskih sistema, pa se, pored ostalog, mogu prepoznavati i po svom kristalnom obliku. Broj poliedarskih oblika u kojima se javljaju kristali je znatan (prema elementima metrije postoji 230 mogućih kombinacija), ali, kako je rečeno, mogu se svrstati samo u sedam kristalografskih sistema. Kristalni sistem je prostorna kategorija, kojom se karakteriše (opisuje) simetrija strukture u tri dimenzije sa translatornom simetrijom u tri pravca, i diskretnom klasom grupa tačaka. Osnovno u kristalografiji, je kategorizacija kristala. 2.2.2. Teseralni (kubični) Kristalna rešetka teseralnog sistema okarakterisana je sa tri vektora elementarne translacije pa kristalografski osni krst ima tri ose (x,y,z) iste dužine i međusobno normalne. a = b = c, α = β = γ = 90°

prosta rešetka

unutrašnje centrirana rešetka

površinski centrirana rešetka

Sl. 41. Teseralni (kubični) kristalografski sistem minerala Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

45 /400

Kristalna rešetka je sa tri ose četvrtog stepena i moguće su tri Braveove rešetke: prosta, unutrašnje cenrirana i površinski centrirana. Ukoliko se na kristalu javlja potpuni broj elemenata simetrije koji je karakterističan za taj vid kristalne rešetke tada taj kristal ima holoedrijski oblik. Ukoliko postoji redukcija u broju nekih elemenata reč je o parahemijedriji a ukoliko nedostaje centar simetrije reč je o antihemijedriji. Teseralna holoedrija (prikaz bez detaljisanja) Prosti oblici u teseralnoj holoedriji su:  Kocka ili heksaedar ,  Rombododekaedar,  Ikositetraedar,  Heksaoktaedar,  Oktaedar,  Tetraheksaedar,  Trioktaedar. Ove proste forme u procesu kristalizacije mogu se međusobno kombinovati i graditi različite kristalne kombinacije. Pored holoedrije u teseralnom sistemu kristali se javljaju i u parahemijedriji i antihemijedriji. Teseralna parahemijedrija Prosti oblici teseralne parahemijedrije su:  pentagondodekaedar i  dijakizdodekaedar. I u teseralnoj parahemijedriji u toku kristalizacije moguć je nastanak kristalnih kombinacija. Kristali pirita FeS2 i katijerita CoS2 mogu biti oblika pentagondodekaedra a pirit može imati kristale oblika dijakizdodekaedra. Teseralna antihemijedrija Prosti oblici teseralne antihemijedrije su:  tetraedar,  trigondodekaedar,  deltoiddodekaedar,  hemiheksaoktaedar. Ovom sistemu pripadaju mnogi, često veoma komplikovani oblici. Najkarakterističniji su, međutim, heksaedar (kocka) i oktaedar. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

46 /400

2.2.3. Tetragonalni Tetragonalni sistem se definiše preko tri vektora elementarne translacije od kojih su dva jednake dužine, a sva tri vektora su upravna jedan na drugi. a = b, α = β = γ = 90° Tetragonalna holoedrija: U tetragonalnoj holoedriji mogući su sledeći prosti oblici:  Baza  Tetragonalna prizma - proto - deftero  Ditetragonalna prizma prosta unutrašnje centrirana  Tetragonalna bipiramida - proto Sl. 42. Tetragonalni kristalografski sistem minerala - deftero Ditetragonalna bipiramida Tetragonalna antihemijedrija: U tetragonalnom kristalnom sistemu mogući su oblici sa manjim brojem elemenata simetrije i ti oblici pripadaju antihemijedriji. Prosti oblici tetragonalne antihemijedrije su:  Sfenoedar i  Disfenoedar Tipični oblici za ovaj sistem su tetragonalna prizma ili tetragonalna bipiramida. 2.2.4. Rombični Rombični sistem definisan je sa tri međusobno normalna elementarna vektora različitih dužina. a ≠ b ≠c α = β = γ = 90° Rombična rešetka može biti predstavljena sa četiri Braveove rešetke: primitivnom, bazno centriranom, unutrašnje centriranom, i površinski centriranom.

primitivna

bazno centrirana

unutrašnje centrirana

površinski centrirana

Sl. 43. Rombični kristalografski sistem minerala Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

47 /400

2.2.5. Romboedarski Poseban vid heksagonalne, izdvojen kao samostalni sistem. Ovde se, kao posledica razlike u elementima simetrije, pojavljuju nepotpuni heksagonalni oblici. Najkarakterističniji oblik je romboedar. Romboedarski kristalni sistem definisan je sa tri po dužini međusobno jednaka elementarna vektora translacije koji nisu međusobno normalni, odnosno predstavljena je romboedrom. a=b=c α = β = γ ≠ 90° Romboedarska holoedrija Prosti oblici kristala u romboedarskoj holoedriji su: - Baza - Primitivni romboedar ili romboedar - pozitivni Romboedar - negativni - Skalenoedar - pozitivni Sl. 44. Romboedarski kristalografski sistem minerala - negativni Plagijedrijska hemijedrija romboedarske sisteme

Prosti oblici su: - Trigonalni trapezoedar: - levi i - desni -Trigonalna bipiramida: - leva i – desna 2.2.6. Monoklinički Monoklinički kristalni sistem je definisan sa tri elementarna vektora i tri ugla između njih kojima se definiše kristalografski osni krst. Monoklinički sistem ima nejednake po veličini elementarne vektore a uglovi α i γ su od 90° dok treći ugao, ugao β nije prav ugao. a ≠ b ≠c α = γ = 90°, β ≠ 90° Monoklinična holoedrija Prosti oblici monoklinične holoedrije su:  Baza  Pinakoid o Klino pinakoid o Orto pinakoid  Monoklinična prizma površinski primitivna  Hemi orto doma centrirana o Prednja hemi orto doma o Zadnja hemi orto doma Sl. 45. Monoklinički kristalografski sistem minerala  Klino doma  Hemi bipiramida o prednja hemi bipiramida o zadnja hemi bipiramida Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

48 /400

2.2.7. Triklinički Ttriklinički kristalni sistem je jedan od sedam mogućih kristalnih sistema. Odlikuje se sa tri elementarna vektora translacije koji međusobno stoje pod uglovima koji su različiti od 90°. U trikliničnom sistemu sve tri dužine elementarne ćelije su međusobno različite dužine, isto kao što je i u rombičnom kristalnom sistemiu. a ≠ b ≠c α , β, γ ≠ 90° Triklinični sistem od elemenata simetrije ima samo centar simetrije. Triklinični sistem ima sledeće proste oblike:  Baza  Pinakoid o Makropinakoid o Brahi pinakoid Hemi makro prizma: o leva o desna Hemi brahi prizma: o leva o desna Sl. 46. Triklinički kristalografski sistem minerala 2.2.8. Heksagonalni Heksagonalna kristalna rešetka karakteriše se sa tri vektora elementarne translacije od kojih su dve jednake dužine a treći različit. Za objašnjenje ove rešetke uvodi se dopunska osa koja predstavlja simetralu između x i y ose. a1 = a2 = a3 ≠c

α = β= 90°, γ =120°

Heksagonalna holoedrija Kristali heksagonalne holoedrije mogu imati proto i/ili deftero orijentaciju. Prosti oblici kristala u heksagonalnoj holoedriji su:  Baza  Heksagonalna prizma  Diheksagonalna prizma  Heksagonalna bipiramida  Diheksagonalna bipiramida

Heksagonalna rešetka

Sl. 47. Heksagonalni kristalografski sistem minerala Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

49 /400

Sl. 48. Holoedrija kristalografskih pjava minerala


50 /400

Klasifikacija kristalografskih sistema minerala Naziv sistema a b Triklinički (T)

c

α

β

γ

Tabela 6 tip rešetke

a ≥a ≤a ≠90° ≠90° ≠90°

prosta Monoklinički a b (M)

Rombični (R)

≤a ≠90° 90°

a a 90°

Tetragonalni a a (TE)

≠a 90°

90°

90°

90°

α = β = γ ≠ 90°

Heksagonalni a a (H)

c

90°

a a

a

90°

90°

bazncentrič

prosta

prostorcentr

Prosta

prostorcentr

prostorcentra površcentričn

90°

a

Kubični (K)

prosta 90°

Romboedarski Ortoromboični a a (OR)

90°

baznocentričn

120°

površincentri

90°


51 /400

Najviše elemenata simetrije ima kubični sistem ili razred, a najmanje triklinički.

Sl. 49. Heksagonalni kristalografski sistemi minerala Kod minerala je česta pojava da ista hemijska materija kristalizuje u dva ili više oblika. Ta se pojava naziva polimorfija, pri čemu kristali imaju vrlo različita svojstva. Primer su dijamant i grafit koji se sastoje od atoma ugljenika.

Sl.50. Kristalne rešetke polimorfnih modifikacija ugljenikovih minerala: a) dijamanta i b) grafita Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

52 /400

Izomorfija je pojava zamene katjona sličnog jonskog radijusa (Na-Ca; Mg-Fe) pa nastaju kristali mešanci koji često grade izomorfne smese, ili kristale mešance npr. albit-anortit; i kalcit–sericit. Kristalnu rešetku mogu graditi joni, atomi, molekuli i atomi metala. Zato su tipovi kristalne rešetke: - jonska rešetka: katjoni (+) i anjoni (-) koji čine čvrstu vezu pa ti minerali imaju veliku tvrdoću; - atomska rešetka: čvrsta kovalentna veza > velika tvrdoća (dijamant) - molekularna rešetka: daje slabe veze pa su minerali manje tvrdoće i niske tačke topljenja - metalna rešetka: čvrsta veza koju grade gusto raspoređeni atomi metala 2.2.9. Atomska kristalna rešetka Atomi metala grade metalnu atomsku kristalnu rešetku:  metali su dobri provodnici toplote i električne struje,  to je zato što u metalnoj kristalnoj strukturi postoji prostor za slobodno kretanje elektrona u određenom smeru,  kristalnu strukturu metala čine atomi, pozitivni joni i slobodni elektroni.

Sl.51. Atomska kristalna rešetka

Postoji i atomska kristalna rešetka u kojoj su atomi povezani kovalentnom vezom. DIJAMANT:  veoma tvrd,  ne provodi elektricitet,  bezbojan.

Sl.52. Atomska kristalna rešetka - dijamant Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

53 /400

GRAFIT:  mek  provodi elektricitet  crne boje

Sl.53. Atomska kristalna rešetka - grafit 2.2.10. Molekularna kristalna rešetka Molekuli elemenata (I2, P4) i Molekuli jedinjenja (H2O, SiO2) Grade molekulske kristalne rešetke Ovde su elementarne jedinke (osnovne čestice) molekuli između kojih postoje slabe privlačne sile ELEMENTI

JEDINJENJA

Sl.54. Molekularna kristalna rešetka: elementi i jedinjenja

2.2.11. Jonska kristalna rešetka Joni su treći tip elementarnih jedinki supstanci. Katjoni i anjoni (pozitivni i negativni joni) se jako privlače i lako grade jonsku kristalnu rešetku.

Sl.55. Jonska kristalna rešetka: natrijum hlorid (kuhinjsaka so) Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

54 /400

Znanja o kristalnoj strukturi supstance i privlačnim silama između čestica supstanci omogućavaju nam da razumemo njihova fizička i hemijska svojstva. Supstance sa kovalentnom vezom (bez obzira da li se radi o elementima ili jedinjenjima) mogu biti u sva tri agregatna stanja:  gasovi (H2, N2, Cl2, CO2, SO2 ...),  tečnosti (Br2, H2O, etanol, aceton),  čvrste supstance (šećer, SiO2, I2, P4). Ove supstance imaju niske temperature topljenja i ključanja jer između njihovih molekula postoje slabe sile privlačenja. Jonska jedinjenja (NaCl, CuSO4, CaSO4) su uvek u čvrstom agregatnom stanju sa visokim temperaturama topljenja i ključanja jer su jake privlačne sile između jona (jonska veza) u njihovoj kristalnoj strukturi. Sl.56. Kristalna rešetka: kovalentna veza

Sl.57. Veliki kristali gipsa i fluora: jonska veza u kristalnoj strukturi HEMIJSKA, MEHANIČKA, ELEKTRIČNA, MAGNETNA, OPTIČKA I DRUGA SVOJSTVA KRISTALNIH SUPSTANCI UPRAVO ZAVISE OD OBLIKA NJIHOVIH KRISTALNIH REŠETKI Priroda je prepuna različitih atomskih, molekulskih i jonskih kristalnih struktura neživog i živog sveta.


55 /400

2.3. FIZIČKA SVOJSTVA MINERALA Minerali kao fizička tela imaju fizičko-mehanička svojstva, koja su uslovljena pravilnošću kristalnih oblika i kristalne strukture. Ova svojstva pružaju mogućnost da se, na relativno lak način, minerali razlikuju jedan od drugih, kao i da se i makroskopski identifikuju pojedini minerali. Dovoljno jasno izražena fizička svojstva na posmatranom mineralu omogućavaju pouzdano prepoznavanje vrste minerala primenom makroidentifikacije. Samo u malom broju slučajeva pored makroskopskih treba primeniti i instrumentalne metode identifikacije. Fizičke osobine su svrstane u 3 grupe: 1. Optičke osobine: a) boja minerala, b) sjaj minerala, c) providnost i prozračnost. 2. Mehaničke osobine: a) tvrdoća minerala, b) cepljivost i prelom minerala, c) elastičnost i plastičnost. 3. Ostale osobine: a) specifična masa-gustina, b) magnetne osobine, c) fiziološke osobine, d) električne osobine i e) toplotna svojstva. Sa praktičnog gledišta, najvažnija fizička svojstva koja omogućuju makroskopsku odredbu minerala su: kristalizacijski oblik, boja, sjajnost, providnost, tvrdoća, prelom, cepljivost, ogreb, specifična težina, magnetna svojstva, fiziološka i druga svojstva. Svojstva kristala zavise od sastojaka i građe prostorne rešetke. Veličina kristala je vrlo različita: od onih mikronskih dimenzija do retkih kristala većih od 1 m. Kristalizacijski oblik zavisan je od unutrašnje građe: kristali kubičnog sistema su izometrični. Ostali mogu imati prizmatični, štapićasti, tabličasti ili listićav oblik. Idealni kristali koji imaju u potpunosti razvijene sve površine se retko susreću u prirodi.

Sl. 58. Kristalizacijski oblici- izometrijski – a) prizmični; b) štapićasti; i c) tabličasti izgled mineraia - d Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

56 /400

Kristal može biti monokristal ili kristal sraslac gde dva ili više kristala imaju zajedničke delove kristalne rešetke. Bližnjenje može biti: 1. Dodirno bližnjenje i 2. Prodorno ližnjenje

Sl. 59. Bližnjenje,1 dodirno-gips (tzv. lastin rep),i 2 prodorno bližnjenje (staurolit) 2.3.1. Boja minerala Boja minerala može biti: - idiohromatska (grčki: idiossvoj i hroma – boja), - alohromatska (grčki: allos – drukčiji i hroma – boja) i - pseudohromatska (grčki: pseudos – lažno, tuđe i hroma – boja). Idiohromatska boja je ona koja potiče od minerala, odnosno njegova sopstvena boja koja zavisi od hemijskog sastava i od strukture minerala. Alohromatska boja se javlja kao posledica uklapanja drugih mineralnih vrsta u procesu nastanka minerala. Pseudohromatska boja nastaje od promena po površini minerala koje su u vidu skrame. Boja minerala je jedan od parametara za identifikaciju minerala pri čemu jedan mineral može imati neku boju (npr. sumpor je žute boje) ali ukoliko u sebi sadrži primesu (mikroelement - mala količina nekog elementa) zavisno od vrste primese boja može biti i značajno promenjena. Boja ogreba je boja koju mineral prevlačenjem preko neglazirane keramičke pločice ostavlja kao trag. Ovo je jedan od postupaka pri identifikaciji minerala i postoje dve mogućnosti: - boja ogreba je boja minerala - npr. minerali cinabarit, realgar. - boja ogreba nije boja minerala - npr. mineral pirit. Boja ogreba pri identifikaciji minerala ponekad može biti ključna. Na primer, mineral hromit se razlikuje od stotinu drugih minerala crne boje po svom karakterističnom čokoladno braon ogrebu. Boja minerala je posledica refleksije delova svetlosnog spektra sa njegove površine i sadržaja primesa. Idiohromatski minerali imaju stalnu boju, a alohromatski minerali menjaju boju zavisno od primesa u njima. Leukokratski minerali daju stenama svetlu boju, a feromagnezijski ili melanokratski tamnu boju. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

57 /400

Po boji se minerali mogu veoma razlikovati. Ima ih belih, žutih, zelenih, crvenih, mrkih, crnih, sivih i u svim nijansama. Neki od njih imaju boju sopstvene materije (idiohromatski), drugima boju nameću primese (alohromatski), dok postoje i bezbojni – staklasto providni minerali. Pertogeni minerali su bezbojni ili češće različito obojeni. Boja minerala, kako je rečeno, može biti uslovljena svojstvima samo sopstvene mase (sopstvena boja, tj. idiohromatska), ili drukčije obojenim primesama (tuđa boja, tj alohromatska). Idiohromatski (grčki: idiossvoj i hroma – boja) minerali su bezbojni ili različito obojeni, dok alohromatski (grčki: allos – drukčiji i hroma – boja) minerali ne mogu biti bezbojni. Boja od primesa nije uvek ista niti je istog intenziteta, dok je boja sopstvene materije uvek ista. Sopstvenom (idiohromatskom) bojom odlikuju se minerali: - zlato ........................žuta boja, - azurit.......................plava boja, - malahit....................zelena boja, - realgar.....................crvena boja i sl. Neki, međutim, pokazuju niz boja. Na primer, turmalin se može javiti u crnim, mrkim, ružičastim, zelenim i plavim kristalima, ili čak varirati boje u jednom kristalu. Boja minerala nije stalna već se menja sa promenom njihove svežine, tj. pri raspadnju, tamni minerali dobijaju svetliju nijansu, a svetli obrarno, većinom postaju tamni. Veliki broj minerala koristi se u industriji boja za dobijanje boja, kao i za izvođenje maskirnih radova, jer je i praistorijski čovek počeo da boji svoje telo i skloništa, mrveći obojene stene u prah i mešajući ga sa životinjskim mastima, pravio je paste i čitav niz boja.

1

2

Sl. 60. Pojavljivanje istog minerala u više boja:1 Kvarc (SiO2) i 2 - Kaict (CaCO3)


58 /400

2.3.2. Sjajnost minerala Sjajnost predstavlja način na koji površina minerala reaguje na svetlost. Ona zavisi od indeksa prelamanja svetlosti, na osnovu koga se razlikuju tri osnovne kategorije: nemetalična sjajnost (n < 2,5), polumetalična sjajnost (2,5 < n < 3,5) i metalična sjajnost (n > 3,5). Tabela 8 Indeks (n) 0

Sjajnost mat

1,3 - 1,9

staklasta

1,9 - 2,5

dijamantska

2,5 - 3,5

polumetalična

> 3,5

metalična

Sl.61. Azbest-svilenkast sjaj Sjaj minerala zavisi od veličine indeksa loma svetlosti. Sjajnos minerala je fizičko svojstvo minerala da sa svojih površina jače ili slabije odbija svetlosne zrake. Što su površine glatkije odbijanje svetlosti je intenzivnije i obratno. Hrapave površine rasipaju svetlost nepravilno i ne mogu biti sjajne. Po prirodi, odbijene svetlosti minerali mogu biti: dijamantske, staklaste, metalne, polumetalne, masne, svilenkaste, sedefaste, smolaste i voštane i sl. sjajnosti, dok po jačini odbijene svetlosti mogu biti blistave, svetlucave i bez sjajnosti – tamne. Tabela 9

Ponašanje svetlosti Sjajnost refleksija

prodiranje

apsorpcija

metalična

veoma velika

nema

nema

polumetalična

srednja

nema

nema

dijamantska

veoma velika

znatno

mala

velika

znatno

mala

mala

malo

velika

srednja

srednje

srednja

svilasta (ili voskasta) srednja

malo

srednja

masna

malo

srednja

U okviru nemetalične sjajnosti staklasta dijamantsku sjajnost imaju dijamant, ceruzit i anglezit, sedefasta staklastu sjajnost ima roze smolasta kvarc.

mala

Od nemetaličnih sjajnosti mat nema nema postoje još: - sedefasta sjajnost koju imaju listasti kristalasti agregati -gips, - smolasta sjajnost koju imaju sfalerit i samorodni sumpor, - svilasta - vlaknasti kristalasti agregati – azbest, krisotil, a - mat sjajnost se javlja kada kod minerala postoji odsustvo sjaja.

velika


59 /400

2.3.3. Providnost (prozračnost) minerala Providnost je svojstvo minerala da kroz svoju masu više ili manje propustaju svetlosne zrake. Prema tom svojstvu minerali mogu biti providni, poluprovidni (delimično providni), prozračni i neprovidni.  Providni minerali, čak i pri njihovim debljim masama, apsorbuje se mala količina svetlosti, a predmeti posmatrani kroz njih vide sa sasvim jasno (kao kroz čisto staklo).  Poluprovidni (delimično providni) minerali apsorbuju nešto veću količinu svetlosti, pa se predmeti gledani kroz njih ne vide sasvim jasno.  Prozračni minerali zbog upijanja veće količine svetlosti, predmeti gledani kroz takav mineral, ne raspoznaju se jasno.  Neprovidni minerali apsorbuju skoro celokupnu količinu svetlosti i kod njih se predmeti ne mogu videti. Na providnost utiče i svežina minerala. Svežiji minerali su providniji i obratno. Većina petrogenih minerala su providni (prozračni), dok su rudni minerali neprovidni i u najtanjim pločicama. Optička svojstva minerala zavise od rasprostiranja svetlosti, što je posledica strukturne građe. Optički izotropni kristali lome svetlost jedanput pa su optički jednolomni. To su kristali iz kubičnog sistema i amorfne mase. Svi ostal kristali su anizotropni i optički dvolomni. Sl.62. Kvarc i azbest - svilenkast sjaj 2.3.4. Tvrdoća minerala Tvrdoća minerala, tabele 10, je vrlo važna osobina. U praksi se definiše otporom koji minerali pružaju kada su njihove površine izložene paranju. Ona je vrlo različita. Neki minerali su tako meki da se mogu parati noktom, dok druge ne para ni nož. Tvrdoća je otpornost minerala na grebanje, a ne na lomljenje. Tvrdoća može delimično varirati i kod istog minerala u različitim pravcima. Tvrdoća je jedan od glavnih načina klasifikacije minerala, ali je i jedan od najkorisnijih načina njihove identifikacije. Standard koji se koristi je skala koju je razvio Fridrih Mos (Mohs) 1812. i ona klasifikuje, rangira minerale po njihovoj relativnoj tvrdoći (H), gde su poređani najčešći minerali u skali 1-10. Minerali iz grupe 1-2 paraju se noktom, 3 bakrenom žicom, 4-5 čeličnom oštricom. Minerali iz grupe 7-9 ostavljaju trag na staklu, a dijamant (10) reže staklo i sve minerale. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

60 /400

Stepeni tvrdoće po Mosovoj skali su vrlo jednostavni za određivanje, jer predstavljaju relativne vrednosti tvrdoće. Preciznije određivanje tvrdoće minerala određuje se sklerometrima (grčki. skleros – tvrd i metron – mera) ili u laboratorijama. Tvrdoća minerala određuje se na površinama svežih minerala. Minerali u raspadanju redovno pokazuju manju tvrdoću nego sveži kristali. Tabela 10 OPITNI MINERAL

TVRDOĆA (H)

DOPUNSKI OPIT-TEST karakteristike

TVRDOĆA PREMA BRUŠENJU karborundom

Talk, Mg3Si4O10(OH)2 Gips, CaSO4•2H2O

1 2

Može se ogrebati noktom (H: 2+)

0,04 1,25

Kalcit, CaCO3

3

Fluorit, CaF2

4

Apatit, Ca5(PO4)3(OH−,Cl−,F−)

5

Feldspad, KAlSi3O8

6

Kvarc, SiO2 Topaz, Al2SiO4(OH−,F−)2

7

Korund, Al2O3 Dijamant, C

Može se ogrebati bakarnim novčićem (H: oko 3) Može se ogrebati oštricom peroreza ili prozorskim staklom (H: 5. 5) Može ogrebati oštricu peroreza ili prozorsko staklo (H: 5. 5) Para ga čelik Može ogrebati oštricu peroreza ili prozorsko staklo (H: 5. 5) Lako para staklo

120

Seče staklo

175

Seče staklo a para ga dijamant

1.000

Para svaki mineral

140.000

8 9 10

4,5 5,0 6,5 37

Tvrdoća je jedan od glavnih načina klasifikacije minerala, ali je i jedan od najkorisnijih načina njihove identifikacije. Standard koji se koristi je skala koju je razvio Fridrih Mos 1812. i ona klasifikuje, rangira minerale po njihovoj relativnoj tvrdoći (H). Skala je razvrstana po ravnomerno prirastajućoj tvrdoći do H9, ali je dijamant H10 deset puta tvrđi od korunda H9. Test grebanjem se obično sprovodi uz pomoć poznatog minerala, ili se koristi nokat, bakarni novčić, oštrica peroreza ili komad prozorskog stakla.

Svakom stepenu tvrdoće odgovara jedna ili više mineralnih vrsta. Tvrdoća minerala direktno je zavisna od njegove strukture.

1 Talk Talc

2 Gips Gypsum

3 Kalcit Calcite

4 Fluorit Fluorite

5 Apatit Apatite

6 Feldspat Orthoclas

7 Kvarc Quartz

8 Topaz Topaz

9 10 Korund Dijamant Corundu Diamond

Sl. 63. Raspored minerala - Mosava skala tvrdoće Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

61 /400

Sl.64. Eksponencijalna kriva - Mosava skala tvrdoće Elastičnost - Ukoliko delovanjem neke sile izazovemo deformaciju minerala, on po prestanku delovanja sile može da se vrati u prvobitno stanje ili da ostane deformisan. Sposobnost povratka u prvobitno stanje nazivamo elastičnost. Ova osobina veoma varira kod pojedinih vrsta. Postoje izrazito elastični minerali, kao što su liskuni, kao i oni koji su sasvim neelastični (hlorit ili talk). Za minerale koji se pod dejstvom sile ne deformišu, već lako pucaju, kažemo da su krti (kvarc). 2.3.5. Prelom minerala Prilikom udara mineral se deli na dva dela pri čemu se razdvajanje minerala vrši po površini koja može biti: - ravna – cepljivost i - neravna - prelom. Prelom minerala predstavlja karakterističan oblik površine nastale pri lomu minerala. Površine preloma, ili kraće – prelom, kod minerala može imati različite oblike. Oblici preloma koji se načešće javljaju su: ravan kada površina preloma ravna, školjkast nalik na ljušturu školjke, kovrdžast kada je površina preloma kvrgava, fibrozan kada površina preloma ima izgled kao da je vlaknasto izbrazdana, zrnast kod kojeg površina izgleda kao da je sastavljena od zrna najčešće neujednačenih veličina i oblika i iverast pri kojem površina izgleda kao da je sastavljena od iverja različitog oblika i izgleda. Sl. 65. Školjkast prelom minerala-opsidijan (gore: kvarc) Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

62 /400

2.3.6. Cepljivost minerala Cepljivost je svojstvo pojedinih minerala da se pod delovanjem sile lome – usitnjavaju u manje pravine komadiće, često listaste delove, ograničene glatkim i ravnim površinama koje su paralelne sa pljosnima (površinama) kristala. Ovo svojstvo mogu imati samo kristalni minerali čija je kohezija različita u različitim pravcima i ukoliko je ova razlika veća utoliko je cepljivost minerala više izražena. Cepljivost se može odigrati u jednom pravcu, što je karakteristično za liskune, u dva pravca (poput feldspata), u tri pravca (poput kalcita), i u više pravaca kao kod fluorita. Po izraženosti cepljivost može biti: - vrlo savršena - kakvu imaju listasti kristalasti agregati – (liskun, gips), - savršena cepljivost - (galenit, kalcit, većina karbonata), - jasna cepljivost - koja se prepoznaje po delimično ravnoj površini (piroksen, olivin), - nesavršena cepljivost - koja se teško uočava (kvarc), i - vrlo nesavršena cepljivost - kada postoji i prelom.

Sl. 66. Oktaedarska cepljivost: a - jednosmerna cepljivost, kada se mineral cepa paralelno sa jednom površinom (gips), b - dvosmerna cepljivost, kada se mineral cepa paralelno sa dve površine (K-feldspat), c – višesmerna (trosmerna) cepljivost, kada se mineral cepa paralelno sa više (tri) površine (kalcit, cepljivost površinama romboedra), d - mineral bez cepljivosti: kvarc (iz Muller, 1989.)


63 /400

Sl. 67. Fluorit – oktaedarska cepljivost

2.3.7. Ogreb minerala Ogreb ili boja ogrebanog minerala – prah, koji se dobija kada se mineral zagrebe nekim tvrdim predmetom, ili se usitni. Boja praha najčešće se razlikuje od boje koja se zapaža na površini minerala. Osim postupka grebanjem boja minerla može se prepoznati kada se mineralom prevlači preko neemajlirane porculanske pločice na kojoj ostaju obojene crte. Na primer mineral hematit na površini može biti crvene, sive ili crne boje, ali mu je ogreb uvek crvene boje. Boja ogreba pri identifikaciji minerala ponekad može biti ključna. Na primer, mineral hromit se razlikuje od stotinu drugih minerala crne boje po svom karakterističnom čokoladno braon ogrebu, sl.68. Sl. 68. Ogreb minerala 2.3.8. Specifična težina (kN/m ) 3

Specifična težina minerala je težina nekog minerala izražena u pondima ili odnos njegove težine prema težini iste zapremine čiste vode na temperaturi od 40C. Specifična težina može biti manja od 1 (kod tečnih minerala), pa do 23 (kod iridijuma), tabela 11. Naime, lakim se smatraju minerali sa specifičnom težinom od 2,5 (gips, kamena so i dr.). Srednje teški su minerali sa specifičnom težinom od 2,5 do 4,0 (kvarc, kalcit, olivin, limonit itd.). Teški minerali imaju specifičnu težinu od 4-23 (barit, rudni minerali, samorodni metali). Kada dva minerala imaju isti hemijski sastav, od njih je teži onaj koji je kristalan, a lakši drugi koji je amorfan. Na primer, specifična težina kristalnog kvarca je 2,65, a amorfnog – stopljenog 2,20. Tabela 11 Element O Ca Si Na Al K Fe Mg

Specifična težina (kN/m3) 13,4 16 24 9,7 27 8,7 79 17,4

% 42,7 3,6 27,6 2,64 8,8 2,6 5,1 2,1


64 /400

2.3.9. Elektroprovodljivost minerala Elektroprovodljivost je svojstvo minerala da provode struju, odnosno da pri prolasku struje kroz njih pružaju određeni specifični električni otpor. Taj otpor je recipročna vrednost elektroprovodljivosti i izražava se u om metrima (om metara - omm). Sadržaj Fe komponente u mineralima (pirit, halkopirit, magnetit, limonit i dr.) povećava elektroprovodljivost. Slično je i sa mineralima koji su sa povećanim sadržajem vode, kakav je slučaj kod glina sa vodom oko glinenih čestica, a što utiče na relativno dobro provođenje električne struje. Većina petrogenih minerala (kvarc, feldspati, liskuni, kalcit i dr.) loši su provodnici struje (Tabela 12). Neki medju njima su odlični izolatori, pa su kao takvi našli odgovarajuću primenu u praktičnom životu. Tabela 12 Mineral Anhidrit Halit Glina Kvarc Halkopirit Liskuni Kalcit Magnetit

Otpor, omm 103-105 omm 30 - 105 omm 1,5x10-4 - 35 omm 105 omm 5 - 1,5 x 103 omm 9 x 102- 9 x 105 105 omm 6 x 10-1-50 omm

Specifični električni otpor minerala, prema J. Jakoskiju (J. Jakosky), tabela 12. Elektroprovodljivost je jedno od karakterističnih svojstava minerala po kome su oni izrazito anizotropna tela. To najvećim delom zavisi od rasporeda atoma i jona u trodimenzionalnoj kristalnoj rešetki. Baš zbog toga minerali istog hemijskog sastava, kakvi su dijamant i grafit, a različitih strukturnih svojstava, imaju različite provodljivosti struje. Specifični električni otpor kod dijamanta je 1 x 10-6 omm i predstavlja odličan izolator. Za razliku od njega grafit je odličan provodnik, kao takav je našao veliku primenu, sa specifičnim električnim otporom 8 x 10 do 6 x 10 omm. Posebno su interesantne pojave razlike u naponu između delova kristala usled zagrevanja (piroelektricitet) ili elektricitet koji je posledica izlaganja pritisku ili trenju (piezoelektricitet). Značaj poznavanja elektroprovodljivosti minerala i stena uopšte je veliki, kako u elektroindustriji, isto tako i u geotehnici odnosno u geofizici. Na bazi elektroprovodljivosti stenskih masa razvijena je jedna relativno velika grupa metoda geofizičkih ispitivanja terena koje su široko prihvaćene u geotehnici, koje se, po pravilu, primenjuju u kombinaciji sa drugim metodološkim postupcima ispitivanja. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

65 /400

2.3.10. Toplotna svojstva minerala Na toploti ili pri prolasku toplote kroz minerale se različito ponašaju. Pojedini u potpunosti absorbuju toplotu ili toplotne zrake, zagrevaju se. To su atermni minerali, npr. magnetit i hematit. Neki propuštaju termičke zrake, npr. halit i oni se nazivaju dijatermni minerali. Opšte posmatrano, poznata su tri osnovna načina prenošenja toplote i to:  provodjenje ili kondukcija,  prenošenje ili konvekcija i zračenje ili radijacija. Provođenje toplote odvija se kroz mineralnu materiju i u tom pogledu neki minerali su dobri provodnici toplote, dok su drugi loši. Makroskopski posmatrano bolji provodnici toplote se u ljudskoj ruci osećaju hladnijim. Najbolji provodnici toplote su srebro i bakar. Prenos toplote konvekcijom vrši se kretanjem vode ili gasova iz jednog područja u drugo i uz uslov da su u tim područjima različite temperature. Prenos toplote zračenjem vrši se kada minerali - tela nisu u kontaktu, kretanjem elektromagnetnih talasa (fonova) u prostoru izmedju tih tela. Pri povećanju temperature minerali se različito ponašaju. Kristali i kristalasti minerali pokazuju izrazito anizotropna svojstva. Pri tome su uvek veće vrednosti koeficijenta termičkog širenja minerala u pravcu dužih odsečaka na kristalografskim osama. Manji broj minerala pokazuje izotropna svojstva u pogledu termičkog širenja. U ovoj grupi su minerali koji kristališu teseralno i svi amorfni minerali. 2.3.11. Magnetna svojstva Magnetna svojstva imaju oni minerali koji svojim prisustvom utiču na magnetnu iglu ili u prisustvu magneta pokazuju magnetna svojstva. Neki minerali (železne rude) imaju magnetna svojstva. Među čestim mineralima samo su dva – magnetit i pirhotin (oba jedinjenja gvožđa) jako magnetični. Neki primerci magnetita – ludston bili su korišćeni kao najstarija vrsta kompasa. Jaka magnetičnost je izražena kod magnetita, slabije kod pirhotina i nekih drugih minerala. Rude urana, torijuma i radijuma pokazuju svojstva radioaktivnosti.


66 /400

2.3.12. Fiziološka svojstva minerala Fiziološka svojstva poseduju minerali kod kojih neka od fizičkih svojstava utvrđujemo neposrednim dodirom sa nekim od naših čula. Među fiziološkim svojstvima najvažnijim za identifikaciju minerala su ukus, miris i opip.  Ukus je karakteristično svojstvo nekih minerala koje se određuje kada se mineral rastvori u vodi. Tako halit (natrijum hlorid – kuhinjska so) po ukusu je slan, te je zbog toga vrlo prepoznatljiv, a silvin gorko slan ukus. Nije preporučljivo da se ukus koristi kao uobičajeni način za prepoznavanje minerala - neki su otrovni.  Miris je karakteristično svojstvo nekih minerala da odaju sopstveni miris. Minerali arsena realgar i auripigment, pri tom imaju miris belog luka, minerali glina imaju često miris na amonijak, a organske primese u nekim mineralima prouzrokuju miris bitumija. Lako je identifikovati gline, koje pokazuju, pri zadahu, karakterističan miris glina. Kada su gline suve, veoma je izraženo njihovo svojstvo da upijaju vodu - higroskopne su. Prirodno vlažne lako se lepe za mokre prste i alat.  Opip je karakteristično svojstvo nekih minerala koje se zapaž kada se po njihovoj površini ovlaš povuku vrhovi prstiju. Pri tome jedna grupa minerala ima masan opip (talk, serpentin), dok druga grupa minerala kod kojih je znatnija moć sprovođenja toplote (metalični minerali) odaje hladan opip. Sistematika minerala temelji se na njihovom hemijskom sastavu i građi kristalne rešetke. Neki minerali nalaze se u prirodi u elementarnom stanju, a većina je u obliku hemijskih jedinjenja. U elementarnom obliku su: - metali ili legure: bakar: srebro, zlato, platina, živa - polumetali ili polulegure: arsen, antimon, bizmut, selen, telur - nemetali: sumpor, ugljenik (dijamant i grafit).


67 /400

2.4. PETROGENI MINERALI Od oko 4.000 mineralnih vrsta, koliko je do danas poznato, stene izgrađuju njih svega 50tak. Do sada nije definitivno izvedena sveobuhvatna sistematizacija petrogenih minerala. Zbog toga se primenjuju više različitih sistematizacija koje su zasnovane na različitim kriterijumima. Jedna od najčešćih i najpogodnija je sistematizacija zasnovana na hemijskom sastavu. Po ovoj sistematizaciji (kriterijumu) petrogeni minerali se dele na: silikate, okside, hidrokside, haloide, sulfate, karbonate, sulfide i dr. Među njima najjednostavniji hemijski sastav imaju oksidi, a najsloženiji silikati. Petrogeni minerali (grč. i lat. petra - stena, genes) su oni koji izgrađuju stene. Važni su za izučavanje i objašnjenje nastanka stena kao i za njihovo određivanje i klasifikaciju. Stene su mineralni agregati (lat. Aggregare - nagomilati), odnosno skupovi minerala. Ako sadrže samo jednu vrstu minerala, nazivaju se monomineralnim stenama (grč. monos - jedini, sam, lat. minerale). Ako sadrže različite vrste minerala, onda su to polimineralne stene. Skoro 99 % zapremine svih minerala, a time i većinu stena u Zemljinoj kori gradi osam elemenata: Kiseonik - 46 % Silicijum - 28 % Aluminijum - 8 % Gvožđe -6% Kalcijum - 3.5 % Natrijum - 3 % Kalijum - 2.5 % Magnezijum- 2 % Svi ostali elementi zajedno

-1%

Sastav cele zemlje je nešto drugačiji, sl 69.

Sastav Zemlje Gvožđe Kiseonik Silicijum Magnezijum Nikal Sumpor Titanijum

34,6% 29,5% 15,2% 12,7% 2,4% 1,9% 0,05%

Đavolja Varoš/ Devil’sTown, Srbija ,,SrbijaSrbija

Sl.69. Najzastupljeniji elementi unutar cele Zemlje (iz Chernicoff & Whitney, 2007).

Ovi elementi se jedine gradeći minerale koji se javljaju u prirodi u vidu stenske mase. Silikatni minerali preovlađuju u većini najčešćih stena, izuzimajući krečnjake, sl. 16. i 20). Petrogeni minerali se mogu klasifikovati prema fizičkim, strukturnim, morfološkim svojstvima, a takodje prema hemijskom sastavu. Najčešće upotrebljavano razvrstavanje minerala je, upravo, po njihovom hemizmu i u tom pogledu najvažniji petrogeni minerali svrstani su u osam grupa minerala koji formiraju stene: silikati, oksidi, hidroksidi, karbonati, sulfati, sulfidi, fosfati, nitrati i dr., tabela 13. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

68 /400

Tabela 13 Mineral

1

2

3

HIDROKSIDI

OKSIDI

Ostali silikati

Pirokseni Amfiboli Liskuni Feldspatoidi Feldspati

Vrsta

SILIKATI

Gru pa

Hemijski sastav 4

O.Al

. 2O3 6SiO2

Boja

Tvrdoća Mos

Specifična težina,

kN/m3

5 Bledocrvenkasta

6

7

6 – 6,5

25 – 27

6 – 6,5

25 - 27

Ortoklas

K2

Plagioklas Leucit

Na(Ca)O.Al2O3.nSiO2 K2O.Al2O3.4SiO2

Bela Bela do sive

5–6

25

Nefelin

Na(Ca)O.Al2O3.2SiO2

Bela do sive

5,5 - 6

26

Biotit

2H2O.K2O(Mg.Fe).Al2O3.12SiO2

Mrka

2–3

31

Muskovit

2H2O.K2O.3Al2O3.6SiO2

Srebrnasta

2-3

28

Hornblenda

H2O.2CaO.5(Mg.Fe).8SiO2

Tamnozelena do crne

5-6

29 - 33

Augit

CaO(Mg.Fe)O.2SiO2

Crna

5–6

28 – 35

Dialag

Kao augit sa nešto više gvožđa

Zelenkasto-mrka

5-6

27 - 33

Olivin Hlorit

2Mg(Fe).O2SiO2 SiO2.Al2O3.Mg(Fe)O.H2O

Tamnozelene

6,5 – 7,5

33

Bledozelena

1,5 - 3

29

Serpentiniti

SiO2.Mg(Fe)O.H2O

Zemljolikozelena

3-4

25

Talk

Si2Al2.2H2O

Zelenkastosiva

1

27

Kaolin

Si2Al2O7.2H2O

Bela do sive

1

22

Zeoliti

SiO2.Al2O3Na2O.CaO.(K2O).(BaO).H2O Bez boje ili bela

3-5

20 - 25

Turmalin

SiO2.Al2O3.Na(Li)O.Mg(Fe)O.B2O2.OH

Mrka do crna

7 – 7,5

30

Kvarc

SiO2

Bezbojan, beo ili raznobojan

7

25 - 28

Magnetit

Fe3O4 (Magnetičan je)

Crne je boje i 5,5 – 6,5 ogreba

Hematit

Fe2O3

Korund: - rubin - safir - smaragd

Opal

(grč. haima-krv)

5,5 – 6,5

48 - 53

9

39 - 41

Bezbojan - obojen usled primesa

5,5 - 6,5

19 - 25

Crven do siv i crn

Bezbojan - crven - plav - zelen

Al2O3

SiO2 x nH2O (varijeteti lepih boja su cenjeni kao dragi kamen)

52

Limonit

Fe2O3 x nH2O (grč.limne - močvara)

žut, mrka, žutomrka

1-3 (4)

35 - 40

Boksit

Al2O3.H2O ili Al2O3.3H2O

crvenkastosme đa

1,0 – 7,0

23 - 35


SULFIDI

SULFATI

KARBONATI

69 /400

Bezbojan, sa primesama:ružičast, zelenkast, tamnosiv i crn

Kalcit

CaCO3

Magnezit

MgCO3

Dolomit

CaMg (CO3)2 ili CaCO3 x MgCO3

bezbojan, beo, bledo žut, roze bele boje

Anhidrit

CaSO4

Gips

Pirit

3

27

3,5 -4,5

30 - 32

3.5 – 4,5

29

bele boje

3-3.5

28 - 30

CaSO4 x 2H2O

bele boje

2

23

FeS2

Mesinganožute ogreb mu je zelenkastocrn

6-6.5

49 - 52

2.4.1. SILIKATI Silikati su soli silicijumske kiseline. Obuhvataju najveći broj petrogenih minerala svrstanih u više mineralnih podgrupa: olivini, pirokseni, amfiboli, hloriti, serpentiniti, liskuni, feldspati, feldspatoidi i minerali glina, tabela 14. Po hemijskom sastavu su složeni, čak i vrlo složeni. Za različite spoljašnje oblike i fizičke osobine silikatnih minerala značajna je njihova unutrašnja struktura. Osnovna strukturna jedinica silikata je SiO4 tetraedar izgrađen od jednog atoma (jona) silicijuma oko kojeg se nalaze četiri atoma (jona) kiseonika. Znajući da je jon kiseonika (O-2) dvovalentan, jasno je da u ovakvoj strukturi postoje četiri slobodne valence. One mogu biti kompenzovane tako da dva ili više susednih SiO4 tetraedara budu povezani zajedničkim atomima kiseonika ili atomi kiseonika dvaju SiO4 tetraedara mogu biti povezani nekim katjonom. Može se izdvojiti nekoliko karakterističnih slučajeva, pa su silikatni minerali podeljeni u nekoliko grupa. Nezosilikati - Osnovnu ćeliju nezosilikata čine izolovani SiO4 tetraedri (Grč. nezo - ostrvo) bez zajedničkih atoma kiseonika, već su četiri slobodne valence kompenzovane dvovalentnim katjonima. Hemijske formule ovakvih minerala su najčešće dosta jednostavne: Fe2SiO4, Mg2SiO4... Sorosilikati - Ovoj grupi pripadaju minerali kod kojih su dva susedna SiO4 tetraedra povezana zajedničkim atomom kiseonika. Ovako se formira grupa (Si2O7)-6, pa hemijski sastav ovih minerala može biti veoma komplikovan. Za slobodne atome kiseonika vezuju se različiti katjoni.


70 /400

Ciklosilikati - Kod ciklosilikata SiO4 tetraedri su povezani preko zajedničkih atoma kiseonika u prstenove koji mogu imati 3, 4 ili 6 članova. Mali je broj važnih minerala koji imaju ovakvu unutrašnju strukturu. Inosilikati - Kod inosilikata SiO4 tetraedri su povezani u lance, koji mogu biti jednostruki ili dvostruki. Postoje značajni minerali koji imaju ovakvu građu, a zajednička im je karakteristika da se pojavljuju u izduženim (prizmatičnim, igličastim, vlaknastim i dr.) kristalima. Filosilikati - SiO4 tetraedri mogu biti međusobno povezani u jednoj ravni. Između ovih ravni mogu da se smeste dvovalentni katjoni, ali se mogu pojaviti i slobodne valence usled zamene jednog dela silicijuma aluminijumom. Spoljašnje forme ovakvih minerala su pločaste, listaste ili ljuspaste. Tektosilikati - Kod tektosilikata SiO4 tetraedri grade prostornu rešetku, odnosno svaki je povezan sa četiri susedna. Slobodne valence za koje se vezuju uglavnom alkalni ili zemnoalkalni elementi, mogu da se pojave usled zamene silicijuma aluminijumom. Neki vrlo značajni petrogeni minerali imaju ovakvu strukturu. PETROGENI SILIKATI Nezavisni tetraedri 1:4 odnos silicij/kis

Jednostruki lanac 1:3 odnos silic/kis

Dvostruki lanac 1:2.75 odnos silic/kis

Povećanje udela kiseonikovih jona

Listići 1:2,5 odnos silic/kis

Prostorna rešetka 1:2 odnos silic/kis

Povećanje udela kiseonikovih jona

iseonikovih Olivin -tvrdoća: 6,5-7,0 -nepravilan lom -zelene boje -gustina: 3,2-3,6 g/cm3

Amfiboli

Pirokseni -tvrdoća: 5-6 -cepa se u dva smera pod pravim ugl -crne do tamnozel. b

-gustina: 3,1-3,5 g/cm3

-tvrdoća: 5-6 -cepa se u dva smera pod uglo 560 i 1240

-crne do tamnozelene -gustina:

Biotit (liskun) -tvrdoća: 2,5-3,0 -savršena cepljivos u jednom smeru -crne do tamnosmeđe -gustina: 2,7 – 3,2 g/cm3

Muskovit (liskun) -tvrdoća: 2-3 - savršena cepljivos u jednom smeru

-bezbojan i proziran do svetlosivozelen - gustina: 2,7 – 3,2 g/cm3

3,0 – 3,3 g/cm3

Kvarc -tvrd 7 -nepravi lan lom -heksag onalpriz makrista - gustina: 2,7 - 3,2 g/cm3

Alkalni feldspat -tvrd 6-6.5 - jaka ceplj u dva smer pod 900 -roze ili bele boje - gustina: 2,7 - 3,2 g/cm3

Plagoklasni feldspat -tvrd 6-7 - jaka ceplj u dva smer pod 900 -bele do plavkastosi ve boje - gustina: 2,6 - 2,7 g/cm3

Sl. 70. Šematski prikaz nekih petrogenih minerala

Sl. 71. Opal:SiO2·nH2O Hidratisani silicijum-dioksid (Amorfna struktura)i Muskovit: vrlo savršena cepljivost Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

71 /400

Vrsta

Mineral

1

2

3


Ostali silikati

Gru pa

SILIKATI

Tabela 14

Hemijski sastav 4

O.Al

. 2O3 6SiO2

Boja

Tvrdoća Mos


kN/m3

5 Bledocrvenkasta

6

7

6 – 6,5

25 – 27

6 – 6,5

25 - 27

Ortoklas

K2

Plagioklas Leucit

Na(Ca)O.Al2O3.nSiO2 K2O.Al2O3.4SiO2

Bela Bela do sive

5–6

25

Nefelin Biotit

Na(Ca)O.Al2O3.2SiO2 2H2O.K2O(Mg.Fe).Al2O3.12SiO2

Bela do sive Mrka

5,5 - 6

26

2–3

31

Muskovit

2H2O.K2O.3Al2O3.6SiO2

Srebrnasta

2-3

28

Hornblenda

H2O.2CaO.5(Mg.Fe).8SiO2

Tamnozelena do crne

5-6

29 - 33

Augit

CaO(Mg.Fe)O.2SiO2

Crna

5–6

28 – 35

Dialag

Kao augit sa nešto više gvožđa

Zelenkasto-mrka

5-6

27 - 33

Olivin Hlorit

2Mg(Fe).O2SiO2 SiO2.Al2O3.Mg(Fe)O.H2O

Tamnozelene

6,5 – 7,5

33

Bledozelena

1,5 - 3

29

Serpentiniti

SiO2.Mg(Fe)O.H2O

Zemljolikozelena

3-4

25

Talk

Si2Al2.2H2O

Zelenkastosiva

1

27

Kaolin

Si2Al2O7.2H2O

Bela do sive

1-2,5

21 - 27

Zeoliti

SiO2.Al2O3Na2O.CaO.(K2O).(BaO).H2O Bez boje ili bela

3-5

20 - 25

Turmalin

SiO2.Al2O3.Na(Li)O.Mg(Fe)O.B2O2.OH

7 – 7,5

30

Mrka do crna

 Olivini predstavljaju grupu nekoliko izomorfnih minerala u kojoj je najrasprostranjeniji i petrogeno najvažniji olivin. Olivin je magnezijsko-gvožđeviti silikat sa formulom (Mg,Fe)2SiO4. To je jedan od najčešćih minerala na Zemlji, a pronađen je i na Mesecu i Marsu. Boja mu je maslinasto zelena (tamnozelena). Po njoj je i dobio ime. Tvrdoća mu je 6,5–7,5 (najčešće 7), a gustina 32,7-33,7 kN/m3 . Sjajnost mu je staklasta do masna, a prelom neravan do školjkast. Cepljivost je retko jasna, tj. praktično je nema. Spada u grupu vrlo nepostojanih minerala. Pod dejstvom atmosverilija lako se metamorfiše u mineral serpentinit. Olivini se pojavljuju i u bazičnim i u ultrabazičnim magmatskim stenama te kao primarni minerali u nekim metamorfnim stenama. Olivin i kvarc, kao 2 minerali, nikada ne idu zajedno u stenama. 1 Sl.72. Olivin (forsterit): 1- Egipat, 2 - Pakistan Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

72 /400

 Pirokseni (grč:"stranac u vatri") su grupa silikatnih minerala (inosilikati) XY(Si,Al)2O6 (gde X stoji za calcijum, natrijum, dvovalentno gvožđe i magnezijum a, ređe, za cink, mangan i litijum, a Y predstavlja jone manjeg radijusa, kao što su hrom, aluminijum, trovalentno gvožđe, mangan, magnezijum, skandijum, titanijum, vanadijum pa čak i dvovalentno gvožđe), koja ima vrlo veliku ulogu u izgradnji mnogih magmatskih i metamorfnih stena. Obuhvataju veći broj minerala svrstanih u jednu grupu (augit, dijalag, bronzit). Po fizičkim svojstvima su vrlo slični. Boje su tamno zelene, mrke ili crne, a mineral bronzit karakteristične bronzane boje. Tvrdoća je oko 5–6. Sjajnost je staklasta (najčešće). Prelom je neravan, a cepljivost jasna. Imaju dva sistema ravni cepljivosti koje se seku pod uglom 870. U magmatskim stenama javljaju se mahom u zdepastim prizmicama ili zrnima nepravilnog oblika. Dosta su postojani i korisni sastojci stena. Sl.73.Nomenklatura kalcijumsko- magnezijumskogvožđevitih piroksena.

Sl. 74. Piroksen (Ca,Mg,Fe)2(Si2O6) i NaAl(Si2O6)

 Amfiboli (grč: αμφιβολος/amfibolos-dvosmislen) odnosi se na turmalin i hornblendu. To su silikati dosta složenog hemijskog sastava, sa magnezijumom, gvožđem i kalcijumom i dr. U stenama najčešće se sreće mineral hornblenda Ca2(Mg,Fe,Al)5[(Al,Si)8O22](OH)2. Ona je tamnozelena do crne boje. Javlja se u magmatskim stenama. Staklaste je sjajnosti, ima dva sistema ravni cepljivosti, koje se seku pod uglom 1240 i cepljivost je savršena, a prelom je neravan. Tvrdoća je 5–6. Hemijski je dosta postojana, te se smatra korisnim Mg hornbl, sastojkom stena – povećava njenu upotrebljivost. Amfiboli se od piroksena razlikuju po obliku i donekle po cepljivosti. Amfiboli imaju znatno izduženije oblike i izrazitiju cepljivost. Sl. 75. Gvožđevita horblenda; Magnezijum hornblenda i Magnezijum-gvožđevitofluoro hornblenda Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

73 /400

 Hloriti predstavljaju veliku grupu silikata čiji su prestavnici vrlo rasprostranjeni naročito u zelenim i zelenkastim škriljcima. Minerali ove grupe najčešće nastaju metamorfozom (preobražajem) olivina, piroksena i amfibola. Nešto ređe nastaju izlučivanjem iz toplih zasićenih rastvora. Boje su bledozelene do zelenomrke. Male su tvrdoće, 1,0–2,5, savršene cepljivosti, sedefaste sjajnosti, a prelom neravan. Sa aspekta građevinarstva su nepoželjni sastojci u stenama, jer mala tvrdoća i savršena cepljivost utiču na kvalitet stena u kojima se nalaze.

Sl. 76. Hloriti: 1 – listasti “zelena mica“, 2 – metamorfisani škriljac, 3-škriljavac

 Serpentiniti nastaju preobražajem pojedinih minerala iz drugih grupa silikata, naročito olivina i piroksena. To su silikati magnezijuma (gvožđa) sa vodom, kada grade stenu serpentinit (ruda azbesta). Boja im je zmijolikozelena do mrka. Tvrdoće je 2,5 – 4, sjajnost smolasta do sedefasta, a prelom školjkast do neravan, savršene cepljivosti. Vlaknasti varijeteti nazivaju se azbestom (hrizotil) koji se koristi za izradu vatrostalne odeće, dok ljuskasti (antigorit) upotrebljava se za izradu azbestnih cevi, salonitskih proizvoda, kočnice za auta i dr.

Sl.77. Serpentiniti: 1-naborani, Austrija, 2-lisnati antigorit. Sev. Karolina, 3- hromserpemtinit, Austrija

 Talk je mineral po sastavu hidratisani magnezijum silikat formule H2Mg3(SiO3)4 ili Mg3Si4O10(OH)2, koji nastaje metamorfozom magnezijumovih minerala, kao što su piroksen, amfibol olivin i drugi slični minerali, u prisustvu ugljendioksida i vode. Proces je poznat kao karbonizacija talka ili steatizacija njim nastaje čitava serija stena poznatih kao talkovi karbonati. Bele je boje (ređe) i belozelene do sive. Tvrdoće je 1 (prvi- najmekši član Mosove skale). Kristalizira u monokliničom sistemu. Cepljivost savršena, masnog opipa, sjajnost voskasta ili biserna (sedefasta), ogreb beo, savitljiv je ali pri tom neelastičan, specifična težina 25-28 kN/m3. Sl. 78. Talk Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

74 /400

 Liskuni nastaju ktistalizacijom iz magme (magmatogeni minerali). Vrlo su rasprostranjeni u litosferi. Liskuni su aluminijsko-gvožđeviti silikati sa vodom. Veoma lako se cepaju u tanke i elastične listiće. Veoma su otporni na visokim temperaturama, loši su provodnici elektriciteta, te se koriste kao termo-elektro izolatori. Pojedini kristali mogu dostići veličinu od 1 do 2 u prečniku. Tvrdoća je 2–3, sedefaste sjajnosti, prelom neravan, a cepljivost savršena. Javljaju se kao bitni sastojci magmatskih stena i kristalastih škriljaca, a zatim peskova i peščara. Najrasprostranjeniji minerali iz grupe liskuna su: muskovit i biotit.  Muskovit (beli liskun) spada u grupu liskuna. To je hidratisani alumosilikat kalijuma. Ima sledeću hemijsku formulu: (KAl2(AlSi3O10)(OH)2). Bezbojan je, providan i sjajan mineral. Odličan je elektro izolator. U debljim kristalima je bledo-žućkaste boje. Neobično je otporan prema atmosferskom trošenju i kiselinama. Zbog svoje otpornosti redovno ulazi u hemijski nepromenjenom sastavu, samo fizički usitnjen, u peskovima i zemljištu. To znači da je, pored još nekih, reliktan mineral. Metamorfozom, u procesu hidratacije, prelazi u hidromuskovit, a zatim u glinene minerale iz grupe ilita. Sitnolističavi agregat muskovita poznat je kao sericit.

Sl. 79. Beli liskun (muskovit sa albitom):1,2 .3,(Minas Gerais, Brazil),4- Taos Co., New Mexico, USA

 Biotit (tamni liskun) je magnezijsko-gvožđeviti liskun. Ima sledeću hemijsku formulu: K(Mg,Fe2+,Mn2+)3[(OH,F)2|(Al,Fe3+,Ti3+)Si3O10]. Biotit se od muskovita razlikuje po povećanom sadržaju gvožđa. Biotit se javlja u različitim tipovima stena, bilo sedimentnim, metamorfnim ili magmatskim ali od ostalih liskuna najdominantniji je u gabru. Elastičan je i prozračan, ali ne i providan kao muskovit. Slabiji je izolator, jer sadrži gvožđe. Hemijski nije tako postojan kao muskovit. Raspada se u limonit i hlorit. Tvrdoća po Mosu je 2–3, sedefaste je sjajnosti, mrke, zelene do crne boje. Cepljivost je savršena a prelom mu je neravan. Indeks prelamanja 1.56-1.7, relativna gustina 27-33 kN/m³. Kristališe u monokliničkom sistemu. Nije poželjan sastojak stene u većim količinama, a čest je sastojak magmatskih stena, takođe i čest je sastojak škriljaca i gnajseva


75 /400

Sl. 80.Tamni liskun (biotit):mrki,zeleni i taman-crn (Minas Gerais, Brazil)  Feldspati su soli silicijumskih kiselina. Hemijski sastav im je vrlo sožen. Feldspati su količinski najviše zastupljeni u litosferi. Nastaju kristalizacijom iz magme (magmatogeni minerali). Feldspati su sastavljeni od većeg broja minerala razvrstani u podgrupe čiji su predstavnici ortoklas (alkalni feldspat) i plagioklas (natrijumsko-kalcijumski feldspat). Po fizičkim svojstvima su slični. Boja im je bela, sivo bela, bledo žuta ili roza do bledocrvenkasta. Tvrdoće su 6-6,5, po Mosovoj skali. Staklaste su sjajnosti, neravnog preloma i savršene cepljivosti. U svežem stanju su povoljni sastojci stena. Hemijski nisu postojani, raspadaju se u kaoline i sericit. U procesu raspadanja gube sjajnost, postaju mekši i odaju karakterističan miris kaolina.

Sl. 81. Feldspati-ortoklas:1- ortoklas, 2- ortoklas sa kvarcom, 3-ortoklas sa fluorom, 4-plagioklas

 Feldspatoidi su soli silicijumskih kiselina ali sadrže manje količine silicijuma i tipičan su produkt vulkanskih lava siromašnih silicijumom. Kao što im i ime kaše, ovi minerali liče na feldspate, ali sa navedenim razlikanma.Tipični predstavnici su nefelin i leucit.  Nefelin (grč: "nefeli"-oblak), Na(AlSiO4) je vrsta feldspatoida sa kalcitom, bele do sive boje, tvrdoće 5,5-6 stepeni Mosove skale, staklaste sjajnosti, neravnog preloma i savršene cepljivosti.  Leucit, K(AlSi2O6) je feldspatoid kalijum-silicijumov silikat nastao kao produkt vulkanskih lava, bele do sive boje, tvrdoće 5 - 6 po Mosovoj skali, staklaste sjajnosti, neravnog preloma i savršene cepljivosti.

Sl. 82. Nefelin, Ural, Rusija; leucit, italija; leucit-lava, Vezuv,Italija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

76 /400

 Minerali glina Značajan deo sedimenata izgrađuju minerali glina, koji nastaju raspadanjem i alteracijom (prirodni procesi kojima se vrše izmene primarnih svojstava stena) alumosilikata. Tu spadaju kaolinit, montmorionit i ilit. U hemijskom pogledu su hidratisani silikati aluminijuma – feldspata. Bele su boje, zelenkaste ili čak i sive, tvrdoće 1-2,5 po Mosovoj skali, sjajnost staklasta do masna, prelom neravan, a cepljivost savršena. Njihovi kristali su izvanredno sitni. Imaju karakterističan miris, lako upijaju vodu i pri tom postaju plastični i bubre (po nekoliko puta povećavaju zapreminu). Hemijski su postojani. U industriji se upotrebljavaju za izradu keramike i sanitarije. Kaolinit, Al2(Si2O5)(OH)4, je najznačajniji sekundarni silikat koji nastaje raspadanjem feldspata (ortoklasa) pod uticajem vode i atmosferilija. Bele je do sive boje, ima masni opip. Polazna je osnova za keramičku industriju.  Montmorionit, Al2Si4O10(OH)2xH2O, se u vodi lako razmekšava i apsorbuje znatne

količine vode (bubri), povećavajući zapreminu čak do sedam puta. Bele, zelene do sive boje, staklaste do masne sjajnosti, neravnog preloma, a savršene cepljivosti. Tvrdoće je 3 po Mosovoj skali tvrdoće. Naslage montmorilonita nastale alteracijom bazičnih ili neutralnih tufova nazivaju se bentoniti.  Ilit je, takođe, sklon bubrenju ali slabije izražena. Tvrdoće je 2, žutozelene boje, staklaste

do masne sjajnosti, neravnog preloma a savršene cepljivosti.

Sl. 83. Kaolinit: 1- kaolin, USA; 2- montmorionit, Srbija; 3- bentonite; 4-ilit

Sl. 84. Rudnik kaolina, Rusija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

77 /400

2.4.2 OKSIDI Grupu oksida čine minerali koji nastaju jedinjenjem pojedinih elemenata sa kiseonikom. U građi stenske mase iz ove grupe najčešće učestvuje kvarc, dok se kao štetni minerali iz ove grupe javljaju hematit i magnetit. Značajni petrogeni minerar je kvarc (SiO2), a rudni minerali su: kuprit (Cu2O), korund (Al2O3), magnetit (Fe3O4)  Kvarc (SiO2) je silicijum dioksid, veoma čest sastojak stena. Nastaje diferencijom iz magme (magmatogeno) ili izlučivanjem toplih i hladnih rastvora (hidrotermalno i hidatogeno), kao i raspadanjem silikata. Hemijski čist kvarc je prozračan i bezbojan – gorski kristal, ali zbog prisustva raznih primesa često je različito obojen. Belutak je bele boje, citrin žute, ametist ljubičaste, čađavac mrke, a morion crne boje. Tvrdoća mu je 7 po Mosovoj skali tvrdoće. Na pljosnima (površinama) kvarc ima staklastu sjajnost, a na prelomu masnu sjajnost. Prelom je školjkast. Cepljivost nije izražena. Veoma je postojan kao hemijski element, nagriza ga samo fluorovodonična kiselina. Topi se na visokoj temperaturi (1.6850C). U stenama se najčešće javlja zajedno sa drugim mineralima, ali može biti i samorodan (u kvarcitu). Osnovni je sastojak kvarcita, peščara, peskova, granita i mnogih drugih stena. Karakterističan je za granite, gnajseve i kvarcite. Poželjan je sastojak stena, jer doprinosi njihovom kvalitetu. Osnovna je sirovina za dobijanje stakla.

Sl. 85. Kvarc-ametist kaktus, Južna Afrika,Kvarc-ametist, Meksiko Mun. Las Vigas de Ramírez Veracruz Mexico, Kvarc-čađavac šiljak, Aleluja raskrsnica, Lassen okrug, CA. Šiljak visok 15 cm i 6,8 cm širine.

 Korund je aluminijumov oksid (Al2O3). obično se javlja kao zrnast, velike je tvrdoće – 9 na Mosovoj skali tvrdoće. Hemijski je vrlo stabilan. Najčešće se koristi kao abraziv ili kao dragi kamen (rubin, safir, smaragd i dr.). Lepota rubina i safira leži u bogastvu i intenzitetu njihovih boja. Oba su varijeteti minerala korunda, koji je bezbojan ako je čist. Male količine hroma daju crvenu boju kod rubina a gvožđe i titan su uzročnici za pojavu plave, žute i zelene boje kod safira i smaragda. Neki safiri sadrže veoma sitne igličaste kristale orijentisane u tri pravca (brušenjem se dobijaju zvezdaste forme).

Sl.86. Korund:-rubin, Brazil i Avganistan;-safir, Brazil;- smaragd sa kalcitom i berilom, Kolumbija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

78 /400

 Hematit je jedan od oksida gvožđa (Fe2O3), koji nastaje diferencijacijom iz magme, izlučivanjem iz toplih izvora (hidrotermalno) i preobražajem drugih minerala. Najčešće crvene, ali može biti siv do sasvim crn. Po crvenoj boji je ime (grč. haima - krv). Tvrdoće je 5,5- 6,5 (najčešće 6) po Mosovoj skali, sjajnost metalna, prelom školjkast, najčešće nejasno izražen, a cepljivost ne postoji. Ogreb mu je crvene boje bez obzira kako je obojen. Hemijski je nepostojan i raspadanjem prelazi u limonit. Kao sastojak stenske mase je štetan. U steni se nalazi u vidu zemljastih masa, u obliku zrna ili proslojaka (uklopaka) u stenama (gvozdeni škriljac) unutar metamorfnih stena (škriljaca, kvarcita, mermera i dr.).

Sl. 87. Hematit: Italija, Kanada; hematit sa kvarcom Engleska; hematit i pseudo magnetit, Argentina

 Magnetit je složeniji oksid gvožđa (Fe2O4). Nastaje slično hematitu, ali ipak najčešće diferencijacijom iz magme (magmatogeno) boje je sivocrne do crne, Tvrdoće je 5,6-6,5, najčešće 6, specifične težine 52 kN/m3, polumetalne do metalne sjajnosti, školjkastog preloma, cepljivost ne postoji. Izrazito je magnetičan. Ogreb mu je crn. Hemijski je nepostojan i raspada se u hematit i limonit. Njegovo prisustvo u steni izaziva štetna dejstva. Javlja se u vidu masivnih zrnastih masa, ali obično obrazuje izdvojene kristale uklopljene u eruptivne, bazične stene.

Sl.88. Magnetit i halkopirit, Saksonija, Nemačka, magnetit- Nemačka, Torino, - Italija 2.4.3. HIDROKSIDI Hidroksidi su minerali koji nastajujedinjenjem pojedinih elemenata sa kiseonikom i vodom. Najčešće su zastupljeniu površinskim delovima litosfere. Iz ove grupe minerala u stenama se najčešće javljaju opal, kao petrogeni, ali i štetni mineral i limonit kao štetni mineral.


79 /400

 Opal je hidroksid silicijuma (SiO2xH2O). Postaje raspadanjem silikatnih stena, naročito serpentina (metamorfozom) i izlučivanjem iz toplih rastvora (hidrotermalno). Većina opala nastala je kroz duge periode vremena u sedimentnim stenama (Australija). Međutim, u Meksiku, Češkoj i Slovačkoj opal je stvoren u gasnim šupljinama vulkanskih stena. Idiohromatski je bezbojan i prozračan, ali zbog sadržaja različitih primesa javlja se alohromatski kao beo ili različito obojen. Ređe se može javiti i kao varijetet „drveni opal“ (silifikovano kameno drvo). Lepi plavi, zeleni, žuti i crveni prelivi kod plemenitog opala posledica su odbijanja i rasipanja svetlosti sa sićušnih silicijumskih sfera u mineralu. Tvrdoća opala je oko 6, gustine od 24 do 25 kN/m3, sjajnost je staklasta do smolasta. Prelom školjkast, a cepljivost nema. Amorfan je. Osim primene u juvelirstvu, opal koji se sada eksploatiše koristi se za izradu abraziva i izolatorskih proizvoda. Podvrstu opala predstavlja kalcedon. Po fizičkim svojstvima ne razlikuje se bitno od opala. Čist kalcedon je prozračan (maglovit), siv ili beo, a sastoji se od tankih slojeva finih kvarcnih vlakana. Upadljivo trakasti kalcedon zove se ahat. Finozrni trakasti ahati nastaju u šupljinama vulkanskih stena (najveći izvori dobrog ahata su u Brazilu i Urugvaju). Nečistoće uslovljavaju različite boje i šare. Jedri neprozirni varijeteti koji od oksida gvožđa imaju crvenu, mrku ili žutu boju nazivaju se jaspisima. Prisustvo opala, kalcedona, ahata ili jaspisa u većim količinama u šljunku za beton je štetno, jer hidratisani oksidi silicijuma i amorfni silicijumi stupaju lako u hemijsku reakciju sa cementom.

Sl.89. Hidroksidi:Opal, Kvinslend, Australia;kalcedon;lila ahat, smeđi jaspis  Limonit je hidroksid gvožđa (Fe2O3xH2O), nastaje raspadom svih gvožđevitih minerala. Zbog toga je vrlo rasprostranjen u površinskim delovima litosfere. Boje je žutomrke ili mrke. Tvrdoća mu je vrlo različita i kreće se od 1do 5, polumetalne sjajnosti, neravnog preloma,a savršene cepljivosti. Ogreb mu je uvek mrkožut. U građevinskom smislu prisustvo limonita u stenskoj masi je višestruko štetno. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

80 /400

Sl. 90. Limonit sa piritom, Španija; limonit sa adamitom-Durango, Meksiko i barit na limonitu, Maroko

2.4.4. HLORIDI Hloridi su soli hlorovodonične kiseline (HCl). Glavni predstavnik ove grupe je halit (kamena so – kuhinjska so - NaCl) natrijum hlorid, koji je sa građevinskog aspekta više štetan nego petrogeni minerali. Mestimično izgrađuje debele slojeve u litosferi.  Halit (kuhinjska so) je hlorid natrijuma (NaCl), koji nastaje izlučivanjem iz hladnih prezasićenih izvora (hidatogeno). Idiohromatski je bezbojan, a alohromatski beo, žut, roze, siv i dr. Najčešće se javlja kao zrnast, savršene cepljivosti, tvrdoća mu je 2 po Mosovoj skali, sjajanost staklasta, prelom školjkast, kristalizira u teseralnom (kubičnom) sistemu, izrazito je slan, po čemu se vrlo lako prepoznaje. Nastaje taloženjem u morima ili slanim jezerima. Lako je rastvorljiv, ima beo ogreb. Koristi se u ishrani i hemijskoj industriji. U građevinskom smislu je neupotrebljiv, naime, njegova pojava u agregatu za betom ili maltere štetno deluje na armaturu (izaziva koroziju).

Sl. 91. Halit – u raznim bojama (rudnik Velička, Poljska) 2.4.5. SULFIDI Sulfidi su jedinjenja elemenata sa sumporom. Nisu značajni kao petrogeni minerali, ali je njihovo prisustvo u stenama vrlo štetno, jer se u dodiru sa atmosferilijima lako raspadaju i postaju agresivni (korozivni). Tipičan predstavnik ove grupe je pirit. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

81 /400

 Pirit je sulfid gvožđa (FeS2), nastaje na više različitih načina. Zbog toga se nalazi skoro u svim stenama. Boje je zlatnožute kao mesing ili zlato. Tvrdoća mu je oko 6, sjajnost metalna, prelom je neravan ili školjkast, cepljivost nejasna. Ogreb mu je zelenkasto crn. Metalni mineral pirit kristalizira u teseralnom (kubičnom) sistemu. Raspada se u limonit i sumpornu kiselinu koja vrši razaranje okolnih minerala u stenama, zbog čega je pirit vrlo štetan mineral po stenske mase. Pirit je vrlo čest mineral, u raznim geološkim formacijama (u sedimentnim naslagama, hidrotermalnim žilama i kao sastavni deo metamorfnih stena). Mesingano- žuta metalna boja pirita u mnogim slučajevima dovodi ljude da ga pomešaju sa zlatom, zato je dobio nadimak "Lažno zlato". Pirit je vrlo lako razlikovati od zlata: on je puno lakši od zlata i ne može se izgrebati noktom ili džepnim nožem.

Sl. 92. Pirit: 1- kubična forma, Nemačka; 2-pirit-dolomit-kalcit,Trepča,Srbija; 3- pirit kocka u krečnjaku, Španija 2.4.6. SULFATI Sulfati su soli sumporne kiseline (H2SO4), nastaju izlučivanjem iz hladnih i toplih rastvora (hidatogeno i hidrotermalno). U ovu grupu spada veliki broj minerala, a među petrogenim mineralima najvažniji su anhidrid i gips. Među sulfatima ima i dobrih i vrlo đtetnih minerala kada ulaze u sastav stenske mase.  Anhidrit je sulfat kalcijuma (CaSO4). Ime mu je dao Abraham Gottlieb Werner 1804. (grč: άνυδρος ("anhydros") što znači "bez vode", kao aluzija na nedostatak vode u njegovom sastavu, za razliku od gipsa, koji sadrži i vodu. Idiohromatski je providan do prozračan i bezbojan. Alohromatski je beo, plavičast ili siv. Tvrdoća mu je 3-4, sjajnost mu je staklasta i sedefasta do masna. Prelom je neravan, a cepljivost savršena. Kristalizira u ortorombičnom sistemu. U dodir sa vodom prelazi u gips, uz znatno povećanje zapremine (i do 60%) uz pojavu pritiska i do 110 MPa. Ovako veliki pritisci uslovljavaju mehaničko razaranje (drobljenje) okolne sredine – stene, znatno opterećuju podzemne delove građevinskih konstrukcija, pa čak mogu prouzrokovati i njihova oštećenja. Anhidrid je vrlo štetan sastojak u agregatima za spravljanje betona. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

82 /400

Sl. 93. Anhidrit:Čihuahua,Meksiko;Ormoz,Iran;anhidtrit sa kvarcom- ametist,Brazil;Švajcarska i Kongo

 Gips je sulfat kalcijuma sa dva molekula kristalne vode (CaSO4 x 2H2O). Idiohromatski je providan do prozračan i bezbojan. Alohromatski je beo, mlečnobeo, ružičast ili siv. Tvrdoća mu je 2 (drugi na Mosovoj skali tvrdoće). Staklaste do sedefaste je sjajnosti, neravnog preloma, a svavršene cepljivosti. Kristalizira u monokliničkom sistemu. Nastaje taloženjem u morima. Zagrevanjem lako otpusta kristalnu vodu, žarenjem prelazi u pečeni gips, kada je vrlo upotrebljiv u građevinarstvu, dok je u prirodnom stanju vrlo štetan sastojak u agregatima za spravljanje betona. U građevinskoj industriji (kao pečeni gips) upotrebljava se za dobijanje građevinskog gipsa, kao dodatak u cementnoj industriji (u manjim količinama) i u drugim svrhama. Najviše se upotrebljava kao gips-kartonske ploče u tzv. suvoj gradnji u zgradarstvu.

Sl. 94. Gips:mlečni-Australija; sivi-Nemačka; žuti-Peru; pustinjska ruža-Tunis (Alžir) 2.4.7. KARBONATI Karbonati su soli ugljene kiseline (H2CO3) koji nastaju izlučivanjem iz hlsdnih i toplih prezasićenih rastvorai kao biogeni ratvor. U ovu grupu spadajubrojni minerali, ali u petrogenom smislu najznačajniji su: kalcit, magnezit i dolomit. Najvažnije karbonate obuhvata izidiomorfna grupa kalcijum karbonata koji kristališu u romboedarskom sistemu.  Kalcit je karbonat kalcijuma (CaCO3). Idiohromatski je bezbojan i vrlo bistar (islandski kalcit), a alohromatski je beo (najčešće) ili različito obojen (mlečnobele, žute, mrke itd.). U stenama se javlja zrnast ili jedar, kao i u obliku pravilno razvijenih romboedara. Tvrdoća mu je 3 (treći član Mosove skale tvrdoće). Sjajnost mu je staklasta, prelom školjkast, a cepljivost savršena (romboedarska). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

83 /400

Kalcit se lako rastvara u vodi koja ima jačih neorganskih ili organskih kiselima. Vrlo burno reaguje sa razblaženom (10%) hlorovodoničnom kiselinom (što je jedan od bržih načina identifikacije). Ogreb mu je beo. Žarenjem prelazi u pečeni kreč. U vodi, kao što je atmosferska, koja sadrži ugljene kiseline, kalcit se pretvara u lakotoplivi kalcijum bikarbonat, koji se iz vode ponovo izlučuje kao kalcit. Na taj način nastaju u pećinama sige, a uz slapove kraških reka gips. Petrogeno je vrlo značajan mineral. Osnovni je sastojak karbonatnih stena: krečnjaka, mermera, oniksa, bigra, a ima ga u laporcima, dolomitu, lesu i drugim sedimentima. Kalcit je jedan od najčešćih minerala na zemlji. Javlja se u zajednici u neograničeno raznovrsnim oblicima i bojama. On predstavlja većinski deo mnogih stena Zemljine građe.

Sl. 95. Kalcit -varijeteti: 1-kalcit na piritnoj podlozi, 2-„krilo anđela“, 3-„zmajeva krv“,4-oranž, 5- kalcit na dolomitu, 6- mangano kalcit, 7- kalcitni stalagmiti, 8 - kalcit sa kobaltom

 Magnezit je karbonat magnezijuma (MgCO3). Pojava mu je jedra, najčešće je bele boje (idiohromatska) ili, zbog primesa, sivkasta ili žućkasta. Tvrdoća mu je 3,5-4,5. Sjajnost mu je staklasta ali samo dok je kristalan, a svilasta kada je fibrozan. Prelom je školjkast. Cepljivost je savršena samo kada kristalan. Javlja se najčešće u obliku žica u serpentinitima. U građevinskoj industriji se upotrebljava za dobijanje vatrostalnih opeka i veziva ili spravljanje veštačkog kamena – ksilolita.

Sl. 96. Magnezit Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

84 /400

 Dolomit je po hemijskom sastavu dvojni karbonat kalcijuma i magnezijuma CaCO3 x MgCO3, ili CaMg(CO3)2. pri čemu sadržaji kalcijuma i magnezijuma pokazuju vrlo mala kolebanja. Dolomit se često javlja u pravilnim kristalima, ali ga nalazimo i u zrnastim agregatima. Najčešće se javlja jedar i zrnast. Većinom je bele boje ali može biti žut, ružičast ili mrk. Cepljivosti je savršene, prelom školjkasti, sjajnost je staklasta. Tvrdoća mu je 3,5-4,0. Za razliku od kalcita, rastvara se tek u zagrejanoj hlorovodoničnoj kiselini, a reaguje sa hladnom koncentrovanom hlorovodoničnoj (sona) kiselinom. Nastaje na razne načine, najviše metasomatski pri dijagenetskim procesima, delovanjem Mg-rastvora na kalcijumkarbonatne stene. Redje nastaje hidatogeno i hidrotermalno. Važan je mineral sedimentnih i metamorfnih stena, a gradi i monomineralne stene dolomite, kao i dolomitske mermere.

Sl. 97. Dolomit sa fluoritom, dolomit sa piritom, dolomit sa kalcitom i dolomit blizanac Fizička svojstva važnijih petrogenih minerala prikazani su u tabeli 15


85 /400

Vr sta

1

2


OKSIDI

Ostali silikati

Gru pa

SILIKATI

Tabela 15 Mineral 3

Sjajnost

Prelom

4

5

Boja

Cepljivost 6

Tvrdoća po Mosu


kN/m3

7 bledocrvenkasta

8

9

6 – 6,5

25 – 27

savršena Savršena

Bela

6 – 6,5

25 - 27

Bela do sive

5–6

25

neravan

savršena

Bela do sive

5,5 - 6

26

sedefasta

neravan

šavršena

2–3

31

Muskovit

sedefasta

neravan

savršena

mrka,zelena,c rna Srebrnasta

2-3

28

Hornblenda

staklasta

neravan do školjkast

savršena

Tamnozelena do crne

5-6

29 - 33

Augit

staklasta

neravan

jasna

Crna

5–6

28 – 35

Dialag

staklasta

neravan

jasna

Zelenkastomrka

5-6

27 - 33

Olivin

staklasto masna

Neravan do školjkas

nema

Tamnozelene

6,5 – 7,5

33

Hlorit

sedefasta

neravan

savršena

bledozelena

1,5 - 3

29

školjkast do neravan

savršena

zemljolikozelen

3-4

25

neravan

savršena

zelenkastosiva

1

27

neravan

savršena

bela do sive

1-2,5

21 -27

nema

bezboje, bela

3-5

20 - 25

Mrka do crna

7 – 7,5

30

7

25 - 28

Ortoklas

staklasta

neravan

savršena

Plagioklas Leucit

staklasta staklasta

neravan neravan

Nefelin

staklasta

Biotit

Kaolin

staklasta sedefast masna sedefasta staklasta masna

Zeoliti

staklasta

školjkast

Turmalin

staklasta

neravan

Kvarc

staklasta masna

Magnetit

polumetalna

Hematit

metalna

Serpentiniti

Talk

do do do

do

školjkast

nema rđava

školjkast

nema

Crne je boje i ogreba

5,5 – 6,5

52

nema

Crven do siv i crn

5,5 – 6,5

48 - 53

nema

bezbojan - crven - plav - zelen

9

39 - 41

školjkast

Korund: - rubin - safir - smaragd

staklasta

školjkast

- Bezbojan, beo ili raznobojan


KARBONATI

HIDROKSIDI

86 /400

Opal

staklasta do neravan smolasta

Limonit

polumetalna

Boksit

polumetalna neravan

školjkast

bezbojan obojen usled primesa

5,5 - 6,5

19 - 25

savršena

žuta, mrka, žutomrka

1-3 (4)

35 -40

nema

crvenkastosm eđa

1-7

23 - 35

savršena

Bezbojan, sa primesama: ružičast, zelenkast, tamnosiv i crn

3

27

Kalcit

staklasta

Magnezit

staklasta do školjkast svilasta

savršena

staklasta školjkast staklasta sedefasta do neravan masne staklasta do neravan sedefasta

savršena

bezbojan, beo, bledožut 3,5 -4,5 roze, braon 3.5 – 4,5 bele boje

savršena

bele boje

3-3.5

28 - 30

savršena

bele boje

2

23

nejasno

mesinganožut ogreb mu je zelenkastocrn

6-6.5

49 - 52

savršena

bezbojan, beo,žut, siv, roze

2

21 - 22

Dolomit Anhidrit

SULFIDI

Gips

Pirit

HLORIDI

SULFATI

neravan

nema

Halit(kuhi njska so)

metalna

staklasta

neravan ili školjkast

školjkast

30 - 32 29


87 /400

Neki od minerala koji imaju svakodnevnu ulogu u našim životima: Tabela 16 Od FLUORITA se prave paste za zube.

Od TALKA se prave puderi za bebe.

Od GIPSA se prave gipsani zidovi.

Od GRAFITA se prave grafitne olovke i četkice za elektromotore kućnih aparata i alata

Od CELESTINA se prave vetrometna punjenja

Od ULEKSITA se prave sapuni.

Od BAKRA se prave bakarne cevi.

Od KSENOTIMA se prave televizijski monitori.

Od URANITA se prave atomske bombe.

Od LIMONITA se prave tempere.

Od HALITA se dobija kuhinjska so


88 /400

3. OSNOVE PETROGRAFIJE

Stena može biti čvrsta (granit), nevezana (pesak) ili plastična (glina).

Stene su čvrsto vezani (skamenjeni) prirodni mineralni agregati (lat. Aggregare nagomilati), odnosno skup minerala određenog sastava i osobina i to samo dok se nalaze u sklopu terena, dok čine njegov sastavni deo. Stenske mase izvan svojih prirodnih ležišta nazivaju se kamenim masama ili kraće kamen. Prirodni kamen spada u geološke materijale, u grupu nemetaličnih mineralnih sirovina. Pojmovi "kamen" i "stena" u praksi često izazivaju zabunu i neodgovarajuće se primenjuju, te ih je potrebno strogo definisati. Stena je sastavni deo zemljine kore - litosfere, određenog načina geološkog pojavljivanja, sklopa (teksture i strukture) i mineralnog sastava. Kamen je prirodno ili veštačko odvojeni deo stene. Odlikuje se sklopom (teksturom i strukturom), mineralnim sastavom i fizičko-mehaničkim svojstvima. Pod pojmom "kamen" podrazumevamo i kamen kao građevinski materijal koji se koristi bez posebnih tehnoloških postupaka, bez promene njegovog sklopa i mineraloškog sastava. Stene, kao i minerali, mogu nastati na različite načine, pa se neke osnovne njihove podele zasnivaju upravo na tome. Stene, kao prirodne tvorevine, mogu biti izgrađene od jednog (monomineralne stene), (grč. monos - jedini, sam, lat. minerale) ili više minerala (polimineralne stene, (grč. poli - više), nevezanih ili međusobno povezanih. Zemljinu koru izgrađuje veliki broj stena. Stene koje se nalaze u površinskoj zoni litosfere (grč. litos - kamen), predstavljaju podlogu, sredinu i materijale za izvođenje građevinskih objekata. Iz tih razlogaa, neophodno je da se karakteristike terena sa identifikacijom stenskih masa, prouče i obrade. Prema američkim geohemičarima Klarku (Clarck) i Vašingtonu (Washington) - litosfera do 16 km dubine izgrađena je 95% od eruptivnih stena i 5% sedimentnih stena – a na površini Zemlje odnos je obrnut, tj. 95% sedimentnih stena, a 5% magmatnih (eruptivnih) stena. Nauka koja se bavi proučavanjem stena (nastanak, građa, klasifikacija) naziva se petrologija. Nauka koja se bavi opisivanjem stena naziva se petrografija. Prema njenim principima stene su stalni agregati jednog ili više minerala. Stene izgrađene iz jedne mineralne vrste zovu se proste ili monomineralne stene (mermer je izgrađen samo od kalcita, dunit od olivina, kvarcit od kvarca itd.), a stene izgrađene od dva ili više minerala zovu se složene ili polimineralne stene (granit, peščar, andezit, eklogit itd.). U litosferi su znatno više zastupljene složene stene. Sa aspekta količinske zastupljenosti i značaju u građi stena minerali se dela na: bitne, sporedne, slučajne i štetne (nepoželjne). - Bitni (glavni, značajni) minerali sačinjavaju najveći deo stenske mase i od njih zavise fizičke, tehničke i ostale karakteristike. - Sporedni minerali pojavljuju se u steni u manjin količinama. - Slučajni - akcesorni minerali (< 1 %) ili sekundarni (nastali naknadno tokom izmene ili trošenja) nalaze se izuzetno i u malim količinama u steni. - Štetni (nepoželjni) minerali utiču na kvalitet, postojanost i tehnička svojstva stenskih masa u steni. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

89 /400

Prema oblicima figura sa kojima se javljaju minerali u stenama mogu biti: - idiomorfni, - hipidiomorfni, - alotriomorfni. Idiomorfni minerali imaju pravilne geometrijske (kristalne) oblike. Hipidiomorfni minerali imaju delimično pravilne geometrijske oblike. Alotriomorfni minerali ne pokazuju pravilnost svojih spoljašnih oblika. U stenskim masama najviše su zastupljeni hipidiomorfni mineali. Veličina mineralnih sastojaka u stenskoj masi je vrlo različita. U žičnim stenama – pegmatitima, pojedine mineralne individue dostižu više desetina centimetara. Za stene čiji se minerali razlikuju golim okom kaže se da su fenokristalaste, ako se sastojci stena razlikuju samo pomoću mikroskopa zovu se mikrokristali. Stene čiji se sastojci ne mogu razlikovati pri povećanju od 1.000 puta, kažemo da su kriptokristalaste, tj. jedre. 3.1. POSTANAK I PODELA STENA U prirodi, u procesu postanka stenske mase, postoje četiri osnovna načina: 1. Očvršćavanje magmatskih rastopa, 2. Prirodno odlaganje vulkanskog materijala, 3. Taloženje transportovanog materijala i 4. Preobražajem postojećih stena.

Sl.98. Postanak i podela stena Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

90 /400

Stene koje nastaju očvršćavanjem magmatskih rastopa – magmatske stene karakterišu se time što nemaju određeni nivo u kojem se stvaraju. Formiraju se na različitim nivoima, počev od najdubljih, u kojima postoje uslovi za očvršćavanje magmatskih rastopa, pa sve do površine Zemlje. Ove stene su prve nastale, još prilikom obrazovanja prve ohlađene kore na Zemlji, ali nastaju i danas kao posledica magmatskih procesa. Stene koje su na površini Zemlje izložene dejstvu spoljašnjih sila, bivaju često razorene mehanički, ili hemijski. Materijal nastao površinskim raspadanjem može biti transportovan i negde istaložen. Na ovaj način nastaju sedimentne stene, koje se javljajuse u obliku pločastih masa – slojeva koji često pokazuju znatnu horizontalnost. Deo ovih stena nastaje i taloženjem nerastvornih ostataka organizama. Stvaranje ovih stena karakteriše se time da se stvaraju na površini ili u površinskoj zoni litosfere. Stene koje nastaju preobražajem postojećih stena (magmatskih i sedimentnih) pod uticajem povećane temperature ili pritiska, odnosno hemijskih procesa su metamorfne stene. Mogu nastati u svim delovima litosfere. Prema tome, po poreklu, stene mogu biti: - magmatske (eruptivne), - sedimentne (taložne) i - metamorfne (preobražene).

Sl.99. Postanak i podela stena (tipične stene) - stenski ciklus Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

91 /400

Sl.100. Podela stena prema poreklu nastanka 3.1.2. Sklop stena Sklop stene (struktura i tekstura) su veoma važne karakteristike jer od njih zavise sva fizičko - mehanika - tehnička svojstva, tj. upotrebna vrednost stene. Od njih zavisi čvrstoća stene, otpornos na habanje, bušenje, drobljenje, vodopropustnost, obrada (poliranje, glačanje, oblikovanje). Sklop stene je, naime, odraz kako uslova kristalizacije, tako i izvesnih geoloških procesa sinhronih nastanku same stene ili se odigravaju neposredno posle njega. Sklop stene definišu njena struktura (unutrašnja građa) i tekstura (prostorni raspored u steni). Struktura (unutrašnja građa) stene određena je oblikom, veličinom i međusobnim odnosom sastojaka (minerala) u njoj. Ove osobine direktna su posledica toka, odnosno brzine kristalizacije magme ili lave. Struktura obuhvata geometrijska svojstva individualnih komponenti stene (mineralna zrna) i njihovo uređenje - građu, koje je moguće odrediti na uzorku, makroskopski ili mikroskopski. To je posledica načina postanka, naknadnih dijagenetskih promena, metamorfnih procesa i procesa trošenja kojima je stena bila podvrgnuta. Struktura stena može biti: zrnasta, porfirska, kristalasta, klastična.

Sl.101. Struktura stena: zrnasta, porfitska, kristalasta i klastična Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

92 /400

 Zrnasta (granularna) struktura Na osnovu pravilnosti minerala koji ih izgrađuju, zrnaste strukture delimo na: - panidiomorfno zrnaste, kada su svi sastojci stene pravilnog oblika; - hipidiomorfno zrnaste, kada su neki sastojci pravilnog, a neki nepravilnog oblika; - alotriomorfno zrnaste, kada su svi sastojci nepravilnog oblika. Zrnasta struktura javlja se kod dubinskih stena, konsolidovanih u donjem i gornjem plutonskom nivou. Kristalizacija je, tom prilikom, tekla polagano, tako da su svi minerali mogli da iskristališu u zrnima približno iste veličine. Prema dimenzijama zrna, deli se na: - krupnozrne (preko > 5 mm); - srednjezrne (od 1 - 5 mm); - sitnozrne (ispod < 1 mm). Najčešće stene zrnaste strukture su: granit, sijenit, diorit, gabro, peridotit, dunit, bazalt itd. Npr.: Granit je dubinska stena, sastoji se od zrna minerala liskuna, feldspata i kvarca. Bazalt je izlivna magmatska stena, obično je sitnozrnast zbog dugog vremena hlađenja lave na površini zemlje a sastoji se od piroksena, olivina i plagioklasa.

Sl. 102. Zrnasta struktura: granit (dubinska) i bazalt (izlivna)  Porfirska struktura stena: Javlja se kod površinskih magmatskih stena. Kristalizacija je, tom prilikom, tekla brže, tako da se svi minerali nisu mogli iskristalisati u zrnima približno iste veličine. Karakteristična je za površinske magmatske stene. Jasno se razlikuju krupna zrna kristala i sitnozrna masa. Pri obradi ostaju hrapave površine i ne mogu se polirati.

Sl.103. Porfirska struktura Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

93 /400

 Kristalasta struktura stena Ovu strukturu imaju sedimentne stene koje su nastale iz nekih drugih raspadnutih stena koje su se taložile u rastvorima.

Sl.104. Kristalasta struktura (mikro snimak)  Klastična struktura stena Imaju je sedimentne stene koje su nastale od mehaničkih sedimenata (od komada raspadnutih stena).

Sl.105.Klastična struktura šljunka).

konglomerata (vezanog

Tekstura (prostorni raspored) stene je posledica geoloških događaja koji su se odigravali u toku ili odmah po kristalizaciji magmatskog rastopa. Određena je rasporedom minerala u steni i ispunjenošću prostora u njoj. Tekstura, građa stene, obuhvata raspored, uređenost, pakovanje i orijentaciju sastavnih komponenti, a u pravilu se određuje na izdanku stene. Primarne strukture formiraju se u stenama tokom njenog nastanka. Nastale su u sedimentim stenama pre litifikacije (slojevitost, laminacija folijacija), a u eruptivnim pre i u vreme kristalizacije (tečenje magme). Metamorfne stene nemaju primarne strukture, budući da su one same po sebi sekundarne tvorevine. Tekstura stena može biti: - masivna tekstura, - paralelna tekstura, - fluidalna tekstura, - mehurasta tekstura i - brečasta tekstura.


94 /400

Masivna tekstura - Imaju je stene čija je cela masa jednolična. Od ovakvih stena mogu se uzimati (izdvajati) veliki blokovi za građenje raznih objekata.

Sl. 106. Masivna tekstura – gabro

Paralelna tekstura - Minerali su poređani u paralelne ravni. Sl. 107. Paralelna tekstura Fluidalna tekstura - Minerali su poređani u pralalelne valovite ravni.

Sl. 108. Fluidalna tekstura Mehurasta tekstura - Imaju stene nastale naglim hlađenjem pa u sebi sadrže šupljine.

Sl. 109. Mehurasta tekstura Brečasta tekstura - Imaju je stene koje su nevezane, a zatim su se povezale sa nekim vezivom.

Sl. 110. Brečasta tekstura Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

95 /400

3.2. MAGMATSKE STENE 3.2.1.Način postanka, pojavljivanja i lučenje magmatskih stena Magmatske (eruptivne) stene nastale su kristalizacijom i očvršćavanjem prirodnog silikatnog rastopa, kojeg nazivamo magma kada se nalazi u Zemljinoj kori, odnosno lava kada se izlije na površinu. Magmatske stene se, u zavisnosti od porekla nastanka, međusobno razlikuju prema mineraloškom sastavu, strukturi, teksturi i obliku lučenja. Zavisno od toga gde se usijana silikatna masa (magma) ohladila, prošla i očvrsla, magmatske stene dobijaju različite nazive. Opšta klasifikacija magmatnih stena vrši se prema tri osnovna kriterijuma: 1. Prema mestu nastanka – nivoa kristalizacije, 2. Prema mineralnom i hemijskom sastavu i 3. Prema kiselosti (sadržaj SiO2 komponente). 1. Prema mestu nastanka - nivoa kristalizacije:  dubinske, intruzivne ili plutonske (granit, sijenit, diorit, gabro, peridotit, dunit),  površinske, ekstruzivne ili izlivne, vulkaniti (riolit, trahit, dacit, andezit, bazalt),  žične ili hipabisalne (dijabaz). DUBINSKE (intruzivne, plutoniti) MAGMATSKE STENE PREMA MESTU NASTANKA

POVRŠINSKE (efuzivne,vulkaniti) ŽIČNE (hipabisalne)

Sl.111. Magmatske stene prema mestu nastanka Ako je hlađenje i očvršćavanje magme izvršeno u dubljim delovima Zemljine kore, stvorene su dubinske magmatske stene ili intruzivne stene ili plutoniti. Intruzivne stene mogu imati oblik: batolita, grede, lakolita, dimnjaka (vrata), masiva (gromade) i fakolita. Hlađenjem i očvršćavanjem silikatnog rastopa, odnosno lave na površini Zemljine kore stvaraju se površinske ili izlivne (efuzivne) magmatske stene ili vulkaniti. Efuzivne stene mogu imati oblik: ploče i vulkanske kupe. Hlađenjem i očvršćavanjem silikatnog rastopa u perifernim ograncima, pukotinama, kavernama i vulkanskim kanalima stvaraju se hipabisalne ili žične magmatske stene. Žične stene mogu imati oblik: žile, sklada i dimnjaka (vrata - nek). Pri laganom hlađenju magme u litosferi stvaraju se sitne kapljice tečnog fluida koje postaju nerastvorljive u silikatnom tečnom rastopu i tada magma gubi svoju homogenost tj. nastupa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

96 /400

izdvajanje pojedinih komponenti. Pri daljem snižavanju temperature očvrsne (iskristališe) veći deo teško topljivih sastojaka. Dakle, intruzivne (dubinske ili plutonske) stene mogu se javiti u obliku: 1. Batolita (bathos - dubina, lithos - kamen) - veliko telo nepravilnog oblika koje vidljivim delom zauzima površinu veću od 100 km2, i dopire u veliku dubinu, (Kopaonik) 2. Grede (stok) - telo slično batolitu, ali površine manje od 100 km2, 3. Lakolita lakolit (lakkos - šupljina, bazen) - gljivasta ili zvonolika forma intruziva - nastala prodorom magme u slojevite stene, pri čemu izdiže krovinski deo, sočiva (Avala) 4. Masiva (gromada) - izbočena okruglasta, eliptična ili nepravilna forma i 5. Fakolita fakolit (phacos - sočivo) - sočivasta forma intrudovana u temenu antiklinale ili dnu sinklinale.

neck -vrat

Sl.112. Oblici magmatskih tela:batolit,lakolit,lopolit, sil, dajk (žica), greda, nek (vtar) Žične (hipabisalne) stene mogu se javiti u obliku: 1. Žila, žica (dajk) - tanak pločasti oblik pretežito uspravnog položaja, nastao utiskivanjem magme u pukotine, 2. Sklad, sil (sill - prag) - pretežito pločast oblik sličan slojevima, debljine od nekoliko cm do više stotina m i 3. Dimnjak (neck-vrat) - cevasto telo, većinom ostatak vulkanskog kanala.

Sl.113. Oblici pojave magmatskih stena:žila,vrat-nek, sklad Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

97 /400

Efuzivne (površinske) stene: 1. Ploča - nastala relativno mirnim izlivom lave kroz veće pukotine ili kroz krater ako se to odvijalo u velikim količinama i povremeno, tada su mogli nastati sistemi ploča velike debljine i 2. Vulkanske kupe - kupaste izbočine u litosferi različite veličine, a pretežito su izgrađene od slojeva lave i piroklastičnog materijala. Sl.114. Oblici pojave magmatskih stena:ploča i v. kapa Dakle, od jedne iste mase (magme) mogu nastati sve tri vrste magmatskih stena, ako se pojedini njeni delovi ohlade i očvrsnu pod različitim uslovima. Na slici 115. prikazan je šematski presek vulkana sa varijetetima nastanka magmatskih stena.

Sl.115. Šematski presek vulkana: a - krater, b - vulkanski kanal; c – dubinske (plutonitske) stene; d – starije izlivne (vulkanske) stene; e – mlađe izlivne (vulkanske) stene; f - žične stene; g – ohlađeni sedimentovani vulkanski pepeo (tuf)


98 /400

2. Prema mineralnom i hemijskom sastavu Hemijski sastav magme je vrlo složen: O, Si, Al, Fe, C, Na, K, Mg, Ti, i gasovi: sumporovodik, hlorovodonik, fluorovodonik, ugljen dioksid, sumor dioksid i vodena para. Složeni mineralni sastav magme određuje mineralne zajednice koje kristalizuju prema Bovenovom (Bowen) nizu kristalizacije gde zajedno kristalizuju feromagnezijumski (tamni) i plagioklasi (svetli) minerali, sl.115. Minerali počinju kristalisati između 1.400 0C (olivin) i 570 0C (kvarc) pa tako nastaju različite vrste stena. Kisela magma sa više SiO2 komponente je viskozna i ima manju sposobnost kristalizacije. Bazična magma je fluidnija (sporije hlađenje); temperatura magme na površini je 850-1.200 0C. Stadijimi magmatizma su: - magmatski stadijum: kristalizuje većina magmatske smese, - pegmatitski stadijum: iz preostale kisele magme, gasova i pare nastaju žične stene, - pneumatolitski stadijum: vrući i agresivni gasovi i pare metamorfizuju okolne stene, - hidrotermalni stadijum: vruće tekućine prodiru prema površini, - pojave na površini: fumarole, solfatare i gejziri. Magmatske (eruptivne) stene su redovno silikatnog sastava.

dioriti graniti

Snižavanje temperature

granodioriti

gabri

peridotiti

duniti

1400 0C

573 0C Sl.116. Šematski prikaz Bovenovog niza kristalizacije feromagnezijumskih i plagioklasovih minerala – pojednostavljen pregled glavnih vrsta magmatskih stena nastalih takvim redosledom kristalizacije Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

99 /400

U opštem slučaju glavni petrogeni minerali se iz rastopa izlučuju određenim redosledom. Boven (Bowen, 1956) postavio je šemu reda kristalizacije sastojaka iz magme. Na ovoj šemi prikazana su dva niza. Jedan prikazuje red izlučivanja bojenih (femskih) minerala i drugi prikazuje red kristalizacije svetlih (salskih) minerala. Na šemi se može videti da, sa opadanjem temperature, najpre kristališe olivin, zatim rombični, pa monoklinični pirokseni, amfibol (hornblenda) i na kraju biotit. Niz salskih minerala odgovara nizu plagioklasa, s tim što najpre kristališu bazični (kalcijumski) tipovi, pa se sastav menja ka albitu koji nastaje na nižim temperaturama. Na samom kraju, na najnižim temperaturama, izlučuje se kalijumski feldspat, kvarc i muskovit. Analiza ove šeme može nam pomoći u određivanju mineralnih asocijacija karakterističnih za pojedine tipove stena.

Sl.117. Bovenova reaktivna serija 3. Prema sadržaju SiO2 komponente magmatske (eruptivne) stene dele se na: - kisele (>65 % SiO2), - neutralne – prelazne (55-65 % SiO2), - bazične (45-55 % SiO2) i - ultrabazične (<45 % SiO2)

Sl.118. Pregled magmatskih stena prema mestu nastanka i sadržaju SiO2 Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

100 /400

LUČENJE MAGMATSKIH STENA Usled hlanenja magme ili lave dolazi do kontrakcije stenske mase i stvaranja jednog ili više sistema pukotina. Ovako ispucala stenska masa obrazuje ponekad dosta pravilne oblike. Ova osobina magmatskih stena naziva se lučenje. Lučenje - je svojstvo (teksturna osobina) samo eruptivnih magmatskih stena da su potpuno ili prikriveno (latentno) izdeljene prslinama i pukotinama. Javlja se kao posledica skupljanja magme usled hlađenja, kada nastaju vidljivi ili nevidljivi diskontiniteti - ravni pucanja . Bitno je da uzrok „lučenju“ nisu geološki procesi koji uzrokuju pomeranje i premeštanje stenske mase, nego smanjenje zapremine zbog hlađenja. Lučenje može biti: - pločasto ili bankovito zbog hlađenja od površine, - stubasto ili kockasto i prizmatično kod ravomernog hlađenja, - paralelopipedno ili prizmatično kod ravnomernog hladenja, - nepravilno ili poliedarsko lučenje i - kuglasto ili sferoidalno kod neravomernog hladenja. Jedan od specifičnih oblika pojavljivanja magmatskih stena su takozvane pilou-lave (engl. pillow - jastuk) ili jastučaste lave. One nastaju u procesima submarinskog vulkanizma. Lava visoke temperature se, usled naglog izlivanja u hladnu vodenu sredinu, rasprskava u kapljice" centimetarskih do decimetarskih dimenzija. Lučenje stena ima naročito veliki značaj za njihovu upotrebu i što je veoma važno, za eksploataciju stenske mase. Povoljno lučene stene (pločasto, bankovito, stubasto) pogodnije su za eksploataciju i od njih se obradom jednostavno dobijaju pravilni komadi (izrada kocki, ivičnjaka, spomenika, oblaganje itd.). Kuglasto lučene stene pri obradi pucaće uvek po neravnim površinama, a prilikom drobljenja dobijaju se iverasti fragmenti oštrih ivica koji nisu pogodni za upotrebu kao kameni agregat. Stubasto lučenje može biti povoljno kada su stubovi deblji i većih dimenzija. Ako je stenska masa izdvojena u ploče ili bankove koji su paralelni sa granicom magmatske mase kažemo da je lučenje pločasto ili bankovito. Pločasto lučenje nastaje zbog hlađena od površine.

Sl. 119. Pločasto lučenje Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

101 /400

Stubasto lučenje ima četvorostranu, petostranu ili šestostranu izdeljenost čije su duže ose normalne na površinu hlađenja. Stubasto lučenje karakteristično je za izlivne stene a naročito je često kod slivova bazičnih stena, pri čemu stubovi stoje upravno na površinu sliva. Stubasto ili prizmatično lučenje nastaje kod ravomernog hlađenja,

Sl. 120. Stubasto lučenje Paralelopipedsko ili prizmatsko lučenje nastaje usled sistema pukotina hlađenja koje su međusobno paralelne. Stvaraju se prizmatična tela različitih dimenzija. Ovo lučenje je važno kod eksploatacije kamena i dobijanja velikih blokova. Kockasto i paralelopipedno lučenje nastaje kod ravnomernog hlađenja. Sl.121. Paralelopipedsko lučenje, Boranja Nepravilno ili poliedarsko lučenje javlja se kada se sistemi pukotina hlađenja ukrštaju ili stoje pod kosim uglom. Ovako lučene stene se dejstvom egzogenih sila (sunce, voda, sneg, vetar) lako se raspadaju u uglaste odlomke različitih dimenzija. Kuglasto lučenje je retko. Karakteristično je za izlivne stene i pliće, periferne delove intruzija. Izdvojeni komadi imaju oblike koncentrično građenih kugli. Ovo lučenje je teško primetiti kada je stena sveža. Ako je stena duže vremena izložena uticaju atmosferilija, kuglasto lučenje je jasnije, sa karakterističnim ljuspastim raspadanjem. Kuglasto ili sferoidalno lučenje nastaje kod neravomernog hlađenja. Sl.122. Kuglasto Kopaonik

lučenje,


102 /400

3.2.2. SKLOP (STRUKTURA I TEKSTURA) MAGMATSKIH STENA  Struktura magmatskih stena Kako je već rečeno, to je ustvari stepen ostvarene pravilnosti kristalisanja, oblik, veličina zrna i način njihovog srastanja, tj. predstavlja veličinu i oblik mineralnih sastojaka. Prema tome, da li se magma, odnosno lava hladila sporo ili naglo i da li su mineralni individui tom prilikom imali dovoljno prostora za razvoj kristala ili ne, magmatske stene mogu biti: - staklaste (hijalinske) strukture, tj. ako minerali nisu uopšte iskristalisali; - hipokristalaste, ako su minerali delimično iskristalisali; - holokristalaste, ako su svi mineralni sastojci iskristalisali. Postoje dve osnovne vrste struktura magmatskig stena i posebna (amorfna) - staklasta: - zrnasta (holokristalasta) i - porfirska (hipokristalasta) struktura sa varijetitetima - ofitska i porfiroidna i - staklasta (hijalinska). Intruzivne magmatske stene odlikuju se visokim stepenom kristaliniteta pa imaju holokristalastu ili zrnastu strukturu (više oblika pojave). 1. Zrnasta (holokristalasta ili granitna) nastaje kada se kristalizacija magme odvija u dubini, u jednoj neprekidnoj fazi, gde postoje povoljni uslovi za kristalizaciju i gde ona teče vremenski polako usled ravnomernog hlađenja magme, stvaraju se krupnije kristalne individue u obliku zrna, približno jednake veličine. Kristalni sastojci su poređani jedan uz drugog kao zrna u mozaiku, te otuda i naziv zrnasta struktura. Znasta struktura može biti krupna i sitna, ovaj tip strukture imaju dubinske ili intruzivne stene. Sl. 123. Zrnasta struktura. 2. Porfirska struktura je karakteristična za površinske ili efuzivne stene kod kojih je bilo

prekida u kristalizaciji. Magma se konsolidovala u dve faze. U prvoj fazi kristalizacije koja je započeta u dubini stvoreni su kristali prve generacije koji se odlikuju krupnoćom i pravilnošću formi i zovu se fenokristali. Ako se ova prva faza kristalizacija magme prekine, pokretanjem magme ka površini, ostatak magme koji nije iskristalisao dolazi u uslove naglog pada pritiska i temperature. Pod novim uslovima, manjeg pritiska i niže temperature kristalizacija se vrši mnogo brže i nema uslova za obrazovanje krupnih kristala, već se stvoraju sitni kristali ili mikroliti koji pripaduju drugoj generaciji. U slučaju dalje kristalizacije tj. ako hlađenje nije sasvim naglo, usled izbijanja magme na samu površinu nema mogućnosti da se stvore mikroliti. U tom slučaju ostatak magme pretvaorai se u staklastu amorfnu masu –vulkansko staklo-Opsidijan. Sl.124. Porfirska struktura Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

103 /400

3. Staklasta (Hijalinska - amorfna) struktura - stene koje su u potpunosti izgrađene od staklaste amorfne mase. Pri naglom izlivanju lave na površinu litosfere, vulkanskom erupcijom, ne postoje uslovi za njenu kristalizacije već se pretvara u amorfnu staklastu masu koja se zove opsidijan-vulkansko staklo. Sl.125. Staklasta struktura 4. Ofitska (dijabazna), porfiroidna struktura – čini prelaz između zrnaste i porfirske. Porfiroidna – zrnasta struktura sa krupnim zrnima feldspata. Ofitska – karakterišu je izduženi štapićasti kristali (plagioklasi) a između njih sitna zrna piroksena i amfibola (gabro). Sl.126. Ofitska struktura Tekstura magmatskih stena Kako je rečeno, tekstura magmatskih stena zavisi od mesta, veličine geološkog tela, pritisaka, temperature i drugih uslova nastanka stene, definisana je rasporedom sastojaka koji ispunjavaju prostor unutar magmatske mase. Tekstura je posledica endogenih i egzogenih faktora koji su delovali u toku kristalizacije date magme. Razlikuju se sledeći teksturni oblici: 1. Masivna ili homogena tekstura javlja se kada su svi sastojci stene u njoj ravnomerno raspoređeni, tako da daju homogen sklop. Sl.127. Masivna tekstura 2. Planparalelna tekstura nastaje usled strujanja ili blagih usmerenih pritisaka prilikom konsolidacije stene. Ona se ogleda u orijentaciji stubastih ili listastih minerala u steni. Ovi minerali ponekad se grupišu u nizove ili trake (stene imaju prugasti izgled). Sl.128. Planparalelna tekstura 3. Fluidna (fluidalna) tekstura javlja se kao posledica tečenja magme ili lave za vreme njene konsolidacije. Ogleda se u usmerenom položaju mikrolita (sitnih kristala) u osnovi stene, a često i fenokristala, koji ukazuju na smer tečenja magme - talasi. Sl.129. Fluidalna tekstura 4. Šupljikasta (mehurasta) tekstura nastaje usled naglog hlađenja magme i oslobađanjem gasova iz magme (rastopa) u vidu mehurića, pri čemu nastaju šupljine. Ako je mehura puno, obrazuje se šljakasta tekstura. Ako te šupljine kasnije ispune neki sekundarni minerali, obrazuje se mandolasta tekstura Sl.130. Šupljikasta (mehurasta) tekstura Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

104 /400

5. Mandolasta tekstura je isto što i šupljikasta s tim što su šupljine u steni, nakon hlađenja, obično ispunjene kalcitom, hloritom, zeolitima, kalcedonom i drugim mineralima. Mehuraste i mandolaste teksture karakteristične su za subaerske i submarinske izlive bazalta, dijabaza i spilita, pri čemu su kod spilita šupljine uvek ispunjene formirane su mandole. Sl.131. Mandolasta tekstura 6. Šlirasta tekstura nastaje lokalnim koncentrisanjem bojenih sastojaka u obliku gnezda ili izduženih sočiva, bez oštre granice prema okolnoj masi stene u kojoj se nalazi. Šlirasta tekstura može biti posledica i asimilacije, tj. potpunog utapanja manjih sastojaka od strane magme. 7. Škriljava tekstura nastaje kao posledica dejstva jakih pritisaka u toku ili čak i posle konsolidacije stene, hlađenja magme. Pritkasti i ljuspasti minerali, pirokseni, amfiboli, biotit kod ove teksture su orijentisani normalan na pravac dejstva pritiska.

Sl. 132. Škriljava tekstura i (mikro snimak), u granitu sa Bukulje, Srbija.


105 /400

3.2.3. PODELA MAGMATSKIH STENA Opšta klasifikacija magmatskih stena vrši se prema tri osnovna kriterijuma: 1. Prema mestu nastanka – nivoa kristalizacije, 2. Prema mineralnom i hemijskom sastavu, 3. Prema kiselosti (sadržaj SiO2 komponente) i 4. Prema Evropskom komitetu za normiranje – klasifikaciju. 1. Prema mestu nastanka - nivoa kristalizacije:  dubinske, intruzivne ili plutonske (granit, sijenit, diorit, gabro, peridotit, dunit),  površinske, ekstruzivne ili izlivne, vulkaniti (riolit, trahit, dacit, andezit, bazalt),  žične ili hipabisalne (dijabaz). 2. Prema mineralnom i hemijskom sastavu: Hemijski sastav magme je vrlo složen: O, Si, Al, Fe, C, Na, K, Mg, Ti, i gasovi: sumporovodik, hlorovodonik, fluorovodonik, ugljen dioksid, sumor dioksid i vodena para. Minerali počinju kristalisati između 1.400 0C (olivin) i 570 0C (kvarc) pa tako nastaju različite vrste stena. 3. Prema sadržaju SiO2 komponente magmatske (eruptivne) stene dele se na: - kisele (>65 % SiO2), - neutralne – prelazne (55-65 % SiO2), - bazične (45-55 % SiO2) i - ultrabazične (<45 % SiO2) 4. Prema Evropskom komitetu za normiranje - klasifikaciju: Eruptivne stene i petrografski nazivi se, prema predlozima Evropskog komiteta za normiranje, klasifikuju - dele na osnovu postotnog učešća određenih minerala. Mineralni sastav i zastupljenost pojedinih minerala određuje se mikroskopskom analizom ili proračunom iz hemijske analize (modalni i normativni sastav). Podela intruzivnih stena prema predlogu evropskih normi prikazana je na slici 133., a efuzivnih na slici 134. Na oba dijagrama u šest vrhova nalaze se bitni petrogeni minerali ili mineralne grupe: kvarc - Q, alkalski fedspati - A, plagioklasi - P i feldspatoidi - F. Odozgo naniže su polja: - gornje, kisele eruptivne stene (granit-riolit, granodiorit-dacit), - srednje, neutralne eruptivne stene (sijenit-trahit, monconit-latit, diorit/gabroandezit/bazalt) - donje, bazične eruptivne stene (feldspatoidni sijenit i feldspatoidni monconit-fonolit, feldspatioidni diorit/gabro-bazanit/tefrit) - u najdonjem polju nalaze se retke eruptivne stene. Posebno su klasifikovane ultrabazične eruptivne stene u odnosu na olivin, piroksen i hornblendu (sl.135.). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

106 /400

Sl. 133. Klasifikacija eruptivnih dubinskih ili intruzivnih stena prema bitnim mineralima i mineralnim grupama. Uz glavne i najčešće tipove označene na dijagramu mogu se još izdvojiti tipovi na slici desnoo (prEN 12407:1996)

Sl. 134. Klasifikacija eruptivnih površinskih ili efuzivnih stena prema bitnim mineralima i mineralnim grupama. Uz glavne i najčešće tipove stena označene na dijagramu mogu se još izdvojiti tipovi na slici desno (prEN 12407:1996)


107 /400

Sl. 135. Klasifikacija eruptivnih ultrabazičnih intruzivnih stena prema bitnim mineralima i mineralnim grupama (pr EN 12407:1996)

Magmatske stene - vrsta i mineraloški sastav, tabela 17

Ultrabazične (<45%)SiO2

Bazične (45 -55 %) SiO2

Prelazne (intermediarne) (55 -6 5 %) SiO2

Kisele > 65% SiO2

Grupa

Mineraloški sastav u % (po Groutu) Kvarc 30 Ortoklas 30 Plagioklas 20 Muskovit 10 Biotit 10 Ortoklas 35 Plagioklas 40 Hornblenda 20 Biotit i dr 5 Ortoklas 10 Plagioklas 50 Hornblenda 30 Augit, Biotit 10 Ortoklas 30 Plagioklas 40 Kvarc 15 Hornblenda 10 Biotit 5 Plagioklas 55 Pirokseni Hornblenda 45 Olivin Magnetit Olivin Piroksen 90 Magnetit 5 Plagioklas 5

Dubinske (zrnasta struktura)

Površinske (porfirska struktura) Mlađe Starije

Žične (porfiroidna struktura)

Granit

Riolit

Kvarcporfir

Granitporfir

Sijenit

Trahit

Ortofir

Sijenitporfir

Diorit

Andezit

Porfirit

Dioritporfirit

Kvarcdiorit (Granodiorit)

Dacit

Kvarcporfirit

Dioritporfirit

Gabro

Bazalt

Dijabaz, Melafir

Dijabazporfirit

Peridotit, Dunit

Pikrit

Pirokseniti Hornblenditi Vebsteriti (retke brzo se raspadaju)

MAGMATSKE STENE

Sl.136. Magmatske stene –tipični predstavnici Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

108 /400

Sl.137. Klasifikacija magmatskih stena prema modalnom sastavu


109 /400

3.2.4. PRIKAZ VAŽNIJIH MAGMATSKIH STENA 3.2.4.1. Dubinske magmatske stene dubinske: granit, granodiorit, sijenit, diorit, gabro, labradorit, peridotit, dunit

Graniti su zrnaste strukture, masivne teksture, lučenje je paralelopipedno pločasto ili nepravilno. Kuglasto lučeni graniti su nepovoljni za obradu. Ove stene upotrebljavaju se kao građevinski materijal, naročito ako su sitnozrni i povoljno lučeni. Granit je široko rasprostranjena i tehnički važna intruzivna eruptivna stena izrazite zrnaste strukture. Sastoji se od kvarca (20-40%), K-feldspata, ortoklasa ili mikroklina (50-80%) kao i biotita i ređe muskovita (3-10%). Akcesorni sastojci u granitu (do 3%) su apatit, cirkon, turmalin magnetit, rutil i drugi.

Sl.138. Granit

Boja granita varira u različitim nijansama beličaste do sive, zavisno od količine obojenih minerala, najpre biotita pa do crvenkastih nijansi od felspata koji su pigmentisani hematitom ili zelenkastih obojenih hloritom i/ili epidotom. Granit čini veliki deo kontinentalnih kora. Granit je postajao deo zemljine kore tokom svih geoloških perioda. Nastao je u različitim vremenima istorije Zemlje, od pre milijardu do nekolko desetina miliona godina. Najstarije granitne stene nalaze se u Švedskoj, Britaniji i Arizoni. Široko je rasprostranjen u zemljinoj kori i najčešća je bazična stena ispod sedimentnih stena. Često čine ogromne nepravilne mase, batolite. Iako je široko rasprostranjen postoje područja sa komercijalno vrednim kamenolomima granita. Od svetski poznatih varijeteta granita spomenimo: Assuan red (asuanski crveni) iz Egipta, sa krupnim crvenim kristalima K-feldspata, sitnijim zelenkastosivim kristalima Na-Cafeldspata i sivkastim kristalima kvarca, granit Rapakivi iz Finske.U Srbiji eksploatišu se na više mesta: Bukulji, Ceru, Ljigu, kod Vršca, Staroj planini itd.

Sl.139. Azul Noce (Španija), Santa Cecelia (Brazil), Gran Violet (Brazil), Lavanda Blue (Brazil), Granitni monolit u Britanskoj Kolumbiji

Granit u Srbiji i bivšoj Jugoslaviji je veoma česta i bitna stena. Rasprostranjeni su i njegovi varijeteti koji su posebno dekorativni jer su raznobojni i sitnog zrna. Od granita se prave kocke za puteve, kamen za gradnju ivičnjaka, stepenica, za horizontalno i vertiklano oblaganje itd. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

110 /400

Granit se danas u svetu masovno primenjuje kao kamen za oblaganje svih površina bez ograničavanja. Karakteristika granita je da se polira do visokog sjaja, da zadržava dekorativnost, sjaj i nepromenjivost izgleda i u uslovima zagađene atmosfere urbane okoline te da se odlikuje trajnošću. Ova primena upotrebe granita uslovljena je ugrađivanjem granita koji se odlikuje svežinom i zvonkošću, sa niskim sadržajem biotita, i da ne sadrži sulfidne minerale, pirit, kao ni sekundarne proizvode alteracije ili izmene feldspata. Granodiorit se od granita razlikuje po tome što uz kvarc (10-30%) sadrži Na-Ca-feldspate ili plagioklase (30-50%), u manjoj količini K-feldspate (20-40%), a od obojenih minerala biotit i hornblendu (5-20%) kao i akcesorne minerale (do 4%). Između granita i granodiorita koji se koriste kao prirodni kamen u tehničkom smislu nema posebnih razlika, osim što je upotreba granodiorita, zbog slabije izražene dekorativnosti, nešto manja. Sl. 140. Granodiorit Granodioriti su česte stene. Javljaju se na Boranji (zapadna Srbija), Željinu, Gorjanu, Kopaoniku, Surdulici, Besnoj Kobili itd. Na većini pomenutih lokaliteta vrši se eksploatacija granodiorita, uglavnom kao arhitektonskog kamena za vertikalna i horizontalna oblaganja. Najveći kamenolomi su na Boranji (Radalj) i na području Surdulice. Od granodiorita Boranje sagrađena je glavna pošta i banka u Beogradu. Dacit je efuzivni ekvivalent granodiorita (vidi u površinske magmatske stene). Sijenit je intruzivna eruptivna stena iz grupe intermedijarnih magmatskih stena, zrnaste strukture. Nastaje kristalizacijom bazičnih magmi. Sastavljen je od K-feldspata, ortoklasa i mikroklina (60-80%), hornb1ende i biotita (20-40%) kao i akcesornih minerala apatita, magnetita, epidota i drugih (do 3%). Može sadržavati i neznatnu količinu plagioklasa. Boja sijenita različito je nijansirana siva, zavisno od učešća obojenih minerala, ili crvenkasta, kad su K-fe ldspati pigmentisani hematitom. Struktura sijenita je zrnasta, uglavnom hipidiomorfno zrnasta, retko porfiroidna. Tekstura je masivna. Sijenit je uglavnom crvene boje, koja potiče od ortoklasa. Lučenje sijenita najčešće je pločasto, bankovito, ponekad i kuglasto, kada je nepovoljan za eksploataciju. Primena sijenita ista kao i kod granita.

Sl. 141. Sijenit, Rusija i Dragaš, Srbija


111 /400

Najveće pojave sijenita su kod Tande u Istočnoj Srbiji, gde se ova stena javlja kao bočna facija hercinskog Gorjanskog granita. Na ovom lokalitetu sijeniti su crvene boje usled primesa gvožđa koje pigmentira ortoklas. Veličina zrna i povoljno lučenje omogućavaju eksploataciju, pa se ovaj kamen, vrlo lepog izgleda, koristi za oblaganje i popločavanje trgova. Kao bezkvarcna facija sijenit se javlja i uz granite Stare Planine. Diorit je intruzivna eruptivna stena zrnaste strukture. Sastavljen je od Na-Ca-feldspata ili neutralnih plagioklasa (60-80%), amfibola i biotita (20-40%) kao i akcesornih minerala i magnetita (do 6%). Budući da sadrži dosta obojenih sastojaka, hornblende i biotita, diorit je sive do tamnosive boje. Posebna odlika diorita je kvarcni diorit nazvan tonalit, koji se sastoji od kvarca (10-20%), Na-Ca-feldspata (50-70%), hornblende i biotita (15-30%) kao i akcesornih minerala (do 6%). Dioriti se retko javljaju kao samostalni masivi. Obično su kao facija bez kvarca po obodu granodiorita, sa malom količinom alkalnog feldspata. Lučenje i način pojavljivanja, raspadanje isto kao i kod granita i granitoida. Tehničke osobine i primena takođe kao kod granita. Sitnozrni varijeteti lepih boja upotrebljavaju se kao dekorativni kamen za oblaganje. Dioriti su u Srbiji retke stene. Ima ih uz gabre Deli Jovana u istočnoj Srbiji i na Staroj planini.

Sl.142. Diorit

Gabro je bazična intruzivna eruptivna stena zrnaste strukture. Sastavljen je od Ca-Nafeldspata ili bazičnih plagioklasa (40-70%), piroksena, ±olivina i ±hornblende (20-50%) kao i akcesornih sastojaka i magnetita (do 10%). Gabro je tamnosive do crne boje, može biti zelenkasto nijansiran. Krupnoća zrna može varirati, čak i u istom masivu. Odlikuje se svojstvom da se glača do izvanredno visokog sjaja, gde posebno dolazi do izražaja njegova crna boja. Površina se može obraditi peskarenjem, pa je tada svetlijih nijansi. Može se obrađivati i termičkim postupkom. Prvoklasan je prirodni kamen široke lepeze upotrebe, a posebno se koristi za memorijainu arhitekturu i arhitekturu grobalja. Gabro se eksploatiše nedaleko od Jablanice, BiH, i komercijalno je poznat kao "Jablanički granit". Sl. 143.Gabro Kada su pravilno paralelopipedno ili bankovito lučeni, srednjezrni i sitnozrni varijeteti gabra su cenjen arhitektonski kamen. U našoj zemlji gabro je rasprostranjena stena. Najveća masa ovih stena je na Deli Jovanu u Istočnoj Srbiji. Gabro se javlja i uz peridotite koje i presecaju ili pokazuju postupne prelaze kada se nazivaju gabro-peridotiti. Takvih pojava ima na Zlatiboru, Maljenu, kod Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

112 /400

Bogutovačke Banje, Priboja i itd. Od jablaničkog gabra izgrađen je spomenik Neznanom Junaku na Avali i popločana Knez Mihajlova ulica. U grupi bazičnih magmatskih stena nalazi se i labradorit, monomineralna stena krupnozrnaste strukture, sastavljena od plagioklasa labradora. Peridotit je ultrabazična intruzivna eruptivna stena, zrnaste strukture. Sastavljen je od olivina (40-70%), piroksena (20-40%) i akcesornih satojaka, najpre hromita (do 15%). Dunit ili olivinovac je monomineralna stena sastavljena od olivina, sa akcesornim hromitom. Peridotit je crne boje, često zelenkasto nijansiran. Kao prirodni kamen nije od posebnog značenja. Sl.144. Peridotit 3.2.4.2. POVRŠINSKE MAGMATSKE STENE površinske: riolit, dacit, trahit, andezit, bazalt, kimberlit Riolit je efuzivni ekvivalent granitne magme, izrazite porfirske strukture. Sadrži fenokristale ili komadiće kvarca, K-feldspata i biotita u gustoj osnovnoj masi koja može biti mikrokristalasta, kriptokristalasta do hijalinska ili staklasta. Stena je različitih nijansi svetlosive do sive boje. Kao prirodni kamen nema posebno značenje. Sl.145. Riolit U grupu riolita spadaju vulkanska stakla, neiskristalisale stene, bez fenokristala. Nastale su naglim hlađenjem granitske magme na površini u kojoj nije započela kristalizacija minerala. Među njima razlikujemo obsidijan, pehštajn, bimštajn, plovućac Često se za ove stene sreće i naziv lipariti po Liparskim ostrvima, blizu Sicilije, gde su veoma rasprostranjene. Dacit je efuzivni ekvivalent granodiorita. Daciti su mlade izlivne stene kvarcdiorita. Ime su dobili po Daciji, starom nazivu za Rumuniju gde su dosta zastupljeni. Ako su izlivani pre kenozoika nazivaju se kvarcporfiriti. To su stene izražene porfirske strukture i često fluidalne teksture. Kao fenokristali javljaju se: kvarc, intermedijarni plagioklasi (oligoklas, andezin) i bojeni minerali, biotit, hornblenda, piroksen koji leže u holokristalastoj do vitrofirskoj osnovnoj masi. Varijeteti ove stene izdvojeni su na osnovu vodećeg bojenog minerala: biotitski dacit, amfibolski dacit itd. Sl.146. Dacit Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

113 /400

Lučenje dacita je pločasto i stubasto. Boje su različite, uglavnom sive do mrke, zavisnosto od vrste i količine bojenog minerala i kristaliniteta osnovne mase. Najveće pojave ovih stena su na Rudniku, kod Slavkovice (Sl.147), na zapadnim padinama Kopaonika, u Ibarskoj dolini i kod Surdulice. Daciti se upotrebljavaju se za izradu kocki, ivičnjaka, kao i tucanik, lomljeni kamen itd. Najveći kamenolomi su u Slavkovici, Kadinoj Luci, Zagrađu, okolini Surdulice i Džepu (Momin Kamen).

Sl.147. Daciti Slavkovice

Trahit je efuzivni ekvivalent sijenita. Kao prirodni kamen nije od posebnog značenja. Porfir je zastareli termin za paleovulkanske, pretercijarne trahite, koji se danas praktičkno više ne koristi. Andezit je efuzivni ekvivalent diorita. Izrazite je porfirske strukture. Sastoji se od fenokristala plagioklasa, hornblende i biotita u sivoj osnovi približno istog sastava. Retko se upotrebljava kao prirodni kamen. Porfirit je zastareli termin za paleovulkanske, pretercijarne andezite, danas se praktički više ne koristi. Andeziti su u Srbiji veoma rasprostranjene stene. Najveće mase su u Timočkom magmatskom kompleksu u Istočnoj Srbiji. Andeziti se javljaju sa krupnim, idiomorfnim, fenokristalima hornblende, veličine i preko 10 cm, piroksena i biotita, koji se nazivaju timociti (prema reci Timok). U ovim stenama su i značajna ležišta bakra, Bor i Majdanpek. Ovaj kompleks je zbog toga ranije nazivan „timočki andezitski masiv“. Andezita ima i u okolini Trepče, Ljubovije, u Zapadnoj Srbiji, na Rudniku, Kopaoniku itd. Andeziti su i nosioci mnogih sulfidnih mineralizacija. Osim pomenutog bakra, javljaju se olovo, cink srebro, antimon, arsen, živa itd. Ako su sveži, sitnozrni i povoljno lučeni koriste se građevinski kamen. Andeziti izlivani pre kenozoika nazivaju se porfiriti. Mogu se koristiti kao građevinski kamen, ali su i nosioci mnogih sulfidnih minerala.

Sl. 148. Sekvence tečenja andezitske lave i andezit, varijetet „timocit“ Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

114 /400

Sl.149. Andezit, Veliki Krivelj

Bazalti su izlivne stene gabra. Strukture su porfirske, izgrađeni od bazičnog plagioklasa, labradora, bitovnita i monokliničnog piroksena, augita, često sadrže i olivin. Od sporednih - aksesornih minerala javljaju se ilmenit, magnetit, titanit i apatit a od sekundrnih kalcit, epidot i oksidi gvožđa. Bazalti su sitnozrne stene, najčešće crne boje i školjkastog preloma. Lučenje im je pločasto i stubasto, pri čemu stubovi dužim osama stoje upravno na površinu hlađenja. Javljaju se i kao silovi i ploče. Kada se izlivaju pod morem mogu biti lučeni i kao pilou-lave (engl. pillow-jastuk) ili jastučaste lave. Bazaltska lava, koja je slabo viskozna, tj. tečna osim slivova gradi i ploče koje mogu biti veoma debele, naročito ako su erupcije polifazne. Tada pokrivaju ogromne prostore gradeći platoe. Jedan od takvih platoa, najveći na svetu, je na poluostrvu Dekan u Indiji gde je sloj lave debeo 3000 m, a pokriva površinu od 650.000 km2. Sličnih pojava ima u Kolumbiji, Sibiru, Mongoliji i dr. Tekstura bazalta je najčešće masivna ili fluidalna, česte su mehurasta, šljakasta i mandolasta. Obično se pri udaru prelama školjkasto. Bazalt je sličan granitu, ekvivalent je gabru, nastao je izlivanjem magme na površinu zemlje. Topi se na temperaturi od 1200 do 1300 stepeni, a u budućoj tehnologiji predstavlja pravu revoluciju u zameni za metal. Bazalt ima široku primenu u mnogim granama privrede, rudarstvu, građevini, u železnicama za izradu brzih pruga, izvanredan je izolator, a od bazaltnih vlakana može se dobiti veliki broj vrsta proizvoda za potrebe industrije. Proizvodi od bazalta nisu kancerogeni, tehnologija dobijanja tih proizvoda je ekološki čista, a bazaltnim proizvodima uspešno se zamenjuje industrijska primena azbesta. Kompletna hemijska analiza pokazuje da se procenat SiO2 u zavisnosti od granulacije kreće od 45 do 69% a Al2O3 od 20,47 do 21,92%, a pored ove, vršena su i ispitivanja toplotne provodljivosti bazaltne vune, karakteristike bazaltnog prediva zatim ispitivanje sirovine za izradu agregata za putogradnju i zastore brzih pruga kao i mogućnost dobijanja stakla i staklo keramike od bazalta. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

115 /400

Bazalt se koristi kao građevinski kamen, za gradnju puteva ili kao ukrasni, arhitektonski kamen. Staklasti bazalti u Mađarskoj se upotrebljavaju za izradu staklene vune - odličnog izolacionog materijala (fabrika na Balatonu). Ležište magmatskih stena silikatnog sastava - bazalta ''Vrelo'', koje se nalazi na jugoistočnim padinama centralnog dela Kopaonika još 1972. godine je zainteresovao kako državu tako i privredu. Osim toga, bazalt je otkriven još na dve lokacije – Donje Jarinje (Leposavić) i Krkina Čuka (Lukovska Banja). Mladih izliva bazlava ima na na Rudniku, kod Sjenice itd. Bazalta, kao izliva pillow (jastučaste) lave jurske starosti ima kod Prijepolja, Čačka i Kragujevca.

Sl.150. Bazalti, Sjenica

Sl.151. Spilitske pillow lave, Bistrica, Prijepolje

3.2.4.3. ŽIČNE MAGMATSKE STENE hipabisalne: dijabaz Dijabaz je izlivna i žična stena - ekvivalent gabra koja ima ofitsku strukturu gde se između pritki plagioklasa javlja monoklinični piroksen. Dijabazi su tamnozelene do crne boje, lučeni kuglasto ili pločasto. Teksture su masivne. Javljaju se kao manje mase, nepravilnog oblika, ploče, silovi, dajkovi, žice, debljine od nekoliko santimetara pa do nekoliko desetina metara. Izgrađeni su od bazičnog plagioklasa, labradora, bitovnita, i monokliničnog piroksenom. U ovim stenama mogu se javiti olivin, hornblenda, biotit i kvarc (kvarcdijabaz). Imajući u vidu da ove stene nastaju u submarinskim izlivanjem bojeni minerali su često hloritisani, kalcitisani, epidotisani zbog čega stena zadobija karakteristični zelenu boju. Najveće mase dijabaza u Srbiji stvorene se u mezozoiku (srednjoj Juri) i pripadaju ofiolitima Dinaridskog ofiolitskog pojasa i Vardarske ofiolitske zone. Dijabaza ima na Maljenu, Ždralici kod Kragujevca, na Maljenu, oko Prijepolja, Petrovaradina, Novog Pazara itd. Dijabaz (kada je svež, povoljnog lučenja i strukture - veličine zrna) je u svetu najpoznatiji crni prirodni kamen koji se najviše primenjuje u arhitekturi grobalja za izradu spomenika, kao dekorativni kamen ili za gradnju puteva. Sveži dijabaz može se uglačati do briljantno visokog sjaja koji je trajan. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

116 /400

Dijabaz je nekada opisivan i smatran paleovulkanskim pretercijarnim bazaltom, ali se taj termin u tom smislu danas ne koristi. Melafir je zastareli termin za dijabaze i bazalte mandolaste teksture.

Sl. 152. Dijabazi, Petrovaradin, Srbija Praktično uputstvo za prepoznavanje magmatskih stena 1. Na osnovu boje može se približno utvrdi da li je stena kisela, neutralna ili bazna: - Kisele stene su svetlo otvorene sive ili crvenkaste boje; - Neutralne stene su sive ili zelenkaste; - Bazične stene su tamno zelene do crne boje. - Ultrabazične stene su tamne do crne boje. 2. Na osnovu strukture može se utvrditi da li je stena dubinska ili površinska: - Dubinske stene imaju zrnastu strukturu; - Površinske stene imaju porfirsku strukturu. 3. Na osnovu sadržaja kvarca može se odrediti podgrupa: - Granit ima kvarca, a sijenit ne; - Granodiorit ima kvarca, a diorit ne; - Gabro ima feldspata, a peridotit ne. Minerali u stenama: Kvarc - se raspoznaje u stenama po masnoj staklastoj sjajnosti, sivoj boji, nepravilnoj formi i po tome što nije cepljiv. Feldspati - raspoznaju se po svetloj boji i po glatkim površinama (cepljivost). Liskuni - raspoznaju se po veoma sjajnim sedefastim površinama i po savršenoj cepljivosti. Amfiboli i pirokseni - su bojeni sastojci stena, zatvoreno zelene do crne boje, ne mogu se golim okom razlikovati. Olivin - zrnasto grudvasti agregat, u stenama žuto do maslinasto zelene boje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

117 /400

Sl. 153. Magmatske stene-kisele- ekvivalenti (intruzvivne i efuzivne stene) granit/riolit

Sl. 154. Magmatske stene-neutralne-ekvivalenti (intruzvivne i efuzivne stene) diorit/andezit

Sl. 155. Magmatske stene-bazične-ekvivalenti (intruzvivne i efuzivne stene) gabro/bazalt Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

118 /400

Sl. 156. Magmatske stene ultrabazične ekvivalenti (intruzvivne i efuzivne stene) peridotit/pirokseni

Sl. 157. Magmatske stene – tipični predstavnici pojava magmatskih stena


119 /400

3.3. PIROKLASTIČNE STENE Piroklastične (vulkanoklasticne) stene su posebna vrsta klastičnih sedimentnih stena. Nastale su od materijala izbačenog vulkanskim erupcijama, sastavljenog od očvrsle lave i fragmenata stena kroz koje lava prodire. Uglasti komadi veci od 32 mm su blokovi, a oni zaobljeni vulkanske bombe. Odlomci veličine od 4 do 32 mm su lapili, a čestice manje od 4 mm nazivaju se vulkanski pesak i vulkanski pepeo. Pod vulkanskom prašinom podrazumevaju se čestice ispod 0,25 mm. Najkrupniji fragmenti, bombe i blokovi padaju najbliže vulkanskom krateru. Lapili, pesak, pepeo i prašina mogu biti nošeni vetrom veoma daleko od vulkana. Vezani vulkanski pepeo je tuf.

Sl.158. Tuf, lapil, vulkano klast Grupa vulkanoklastičnih stena genetski je vezana za magmatske stene jer materijal za njihovo stvaranje potiče direktno iz vulkana (nije bilo faze raspadanja a transport je specifičan) ali su ove stene po načinu pojavljivanja, uslovima stvaranja i po morfološkim karakteristikama klastične sedimentne stene. Eksplozijom vulkana usled odlaska lakoisparljive komponente stvaraju se odlomci stena, prašine i kapljice lave različite veličine i oblika (Sl. 158). Ako je razbijeni materijal čvrst (već iskristalisana lava) komadi su uglastih oblika. Sl.159. Eksplozivnom erupcijom vulkana stvaraju se vulkanski aglomerati, breče i tufovi Od vulkanskih blokova i nezaobljenog grubozrnog materijala obrazuju se vulkanske breče. Obično su vezane sitnozrnim vulkanskim materijalom krupnoće peska i pepela. Ako je vezivo od vulkanskog pepela breču nazivamo tufobreča. Često se, međutim, vulkanske breče vezuju tako što nagomilani blokovi bivaju zaliveni kasnije izlivenom lavom. Ovako vezane vulkanske breče nazivamo lavobreče. Cementacijom vulkanskih bombi i lapila nastaje vulkanski konglomerat, a varijetet sa velikim blokovima zove se aglomerat. Sl. 160. Vulkanski aglomerat, Santorini, Grčka Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

120 /400

3.4. SEDIMENTNE (TALOŽNE) STENE 3.4.1. Postanak sedimentnih stena Sedimentne ili taložne stene (lat. sedimentare - taložiti) nastaju fizičkim i hemijskim raspadanjem postojećih (ranije stvorenih) magmatskih, sedimentnih i metamorfnih stena. Fizičko-hemijski uslovi pri kojima se stvaraju sedimentne stene znatno su niži u poređenju sa uslovima nastanka magmatskih ili metamorfnih stena. Stvaraju se na temperaturama od oko 0-25 0C, do oko 100 0C, i pri relativno malim pritiscima, od 1 bara na površini pa do nekoliko stotina bara u depresijama ispunjenim vodom (najviši pritisci su u okeanskim područjima). Rasprostranjenost sedimentnih stena na površini Zemlje je 75%, u Zemljinoj kori oko 5% i samo 0.1 % u zapremini cele Zemlje. Debljina sedimentnog omotača iznosi: - 1.9 km na kontinentima i - 0.3 km u okeanskim basenima. Ove stene su često i kao jedina „beleška – opis“ geoloških zbivanja kroz geološko vreme, u i na Zemlji. Javljaju se u vidu naslaga (slojeva). Stene Zemljine kore izložene su dejstvu površinskih sila, atmosferilija, promeni u temperaturi, radu vode i vetra podležu tzv. površinskom raspadanju. Od prvobitno kompaktnih stena nastaju trošne i rastresite mase koje bivaju duže ili kraće transportovane. Prenos se najčešće vrši vodom, vetrom, ledom ili gravitacijom.

Sl.161. Faze nastanka sedimentnih stena


121 /400

Postanak sedimentnih stena rezultat je složenog i dugotrajnog procesa koji sadrži nekoliko faza: - površinsko raspadanje stena - fizicko-hemijsko raspadanje ili trošenje starijih stena (eruptivnih, sedimentnih i metamorfnih);

- transport materijala nastalog raspadanjem stena (gravitacijom, vodom, vetrom, ledom); - taloženje (sedimentacija) transportovanog materijala, taloženje počinje kada prestanu delovati sile koje uzrokuju transport i - dijageneza (litifikacija, očvršćavanje) nataloženog materijala. Očvršćavanje može biti mehaničko ili hemijsko. Mehaničko nastaje na primer, gubitom vode-dehidratacija sušenjem ili pod pritiskom, a hemijsko na taj način što se nakon dehidratacije čestice međusobno povezuju, nekom hemijskom materijom koja se izlučuje iz rastvora. Ove materijale nazivamo „vezivo“ ili cementni materijal i uglavnom su to: CaCO3, SiO2, Fe2O3 i H2O kao i minerali glina. Primer cementacije (vezivanja): Ca (HCO3)2→CaCO3+H2O+CO2 Iz kalcijum hidrokarbonata se izdvaja CaCO3 kalcijum karbonat koji se taloži i povezuje odlomke mnogih minerala. Dakle, stvaranje sedimentnih stena vrši se delovanjem različitih procesa: fizički, hemijski i biohemijski. Ti procesi su uzajamno povezani u geološkom vremenu i prostoru. Podela sedimentnih stena može se vršiti na osnovu više kriterijuma (detaljnije u nastavku):  na osnovu načina postanka (geneze): - klastične sedimentne stene ili mehaničke sedimentne stene, nastaju taloženjem minerala različitog sastava i veličine zrna. U njih spadaju šljunkovite i peskovite stene. - hemijske sedimentne stene (se obrazuju izlučivanjem i taloženjem raznih soli koje se nalaze rastvoreni u vodi). - organogene sedimentne stene (sadrže fosilne ostatke biljaka i životinja).  na osnovu dijagenetskih karakteristika (stepena litifikacije): - nevezane, - poluvezane i - vezane.  na osnovu granulometrijskih karakteristika i sastava: - psefiti, - psamiti, - alevriti i - peliti. Primeri sedimentnih stena: pesak, peščar, karbonatne stene, glinovite stene, kaustobioliti (stene koje su zapaljive) npr. nafta, asfalt, ugljevi...


122 /400

Sl. 162. Podela sedimentnih stena može se vršiti na osnovu više kriterijuma

Sl.163. Višefaktorski- interakcijski uticaji na stvaranje sedimentne okoline Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

123 /400

3.4.2. Raspadanje (razaranje) ili trošenje Raspadanje (razgradnja) je proces razaranja stena na Zemljinoj površini ili plitko pod površinom zbog erozije, delovanja atmosferilija, vode, leda, klimatskih i temperaturnih promena, insolacije i delatnosti živih organizama. Pri razgradnji bitno se menja mineralni sastav stene, jer deo minerala nestaje zbog slabe otpornosti, izlučuje se ili pretvara u nove minerale koji su stabilni u promenjenim fizičkohemijskim uslovima. Kompaktna i glatka stenska masa, bez pukotina, lakše i duže odoleva procesima razgradnje Površinsko raspadanje stena Površinsko raspadanje je skup procesa pri kojima stena biva razarana. Vrsta i brzina površinskog raspadanja zavisi od sastava i strukture stene, od karaktera fizičko-hemijskih uticaja kojima je izložena i dužine trajanja procesa. Brzina površinskog raspadanja zavisi od: karaktera i vrste stene, vrste uticaja kome je izložena i dužine trajanja tih uticaja. Najotporniji su kvarc, liskuni.... Sl.164. Skala otpornosti minerala na raspadanje (trošenje)

Površinsko raspadanje može biti fizičko, kada stena gubi samo čvrstinu i hemijsko kada stena menja mineralni i hemijski sastav. Iako su različiti, ova dva procesa u prirodi najčešće deluju zajedno, pri čemu fizičko raspadanje znatno olakšava hemijske procese i obratno. Fizičko raspadanje (dezintegracija) najcešće je samo usitnjavanje stena bez stvaranja novih minerala. Najjače (najizraženije) je na ogoljenim terenima, bez humusa i vegetacije. Hemijsko raspadanje stena (dekompozicija) dešava se pod delovanjem vode obogaćene agresivnim komponentama. To je proces rastvaranja minerala u stenama pod uticajem vode, kiseonika, raznih kiselina, gasova i organske materije. Najizraženije je na pokrivenim terenima, bogatih vodom.  Fizičko raspadanje Uzrokovano silama koje deluju iz atmosfere, hidrosfere i biosfere. Ne dolazi do promene hemijskog sastava stene, već samo do komadanja i usitnjavanja. Olakšano je sistemima pukotina i naprslina. Faktori koji uslovljavaju mehaničko raspadanje su raznovrsni. Osim kolebanja dnevnih i sezonskih temperatura, tu su još i dejstvo mraza, rašćenje korenja biljaka, kristalizacija soli Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

124 /400

u pukotinama stena, kao i procesi uslovljeni delovanjem egzogenih geoloških faktora (spoljašnjih sila), kao što su vetar, tekuće vode, rad morskih talasa, glečera i t.d. Faktori fizičkog raspadanja: - Karaktera klimatskog regiona: Nivalna, Aridna, Humidna i Sezonska, - Temperatura - oscilacije- kolebanjima dnevnih temperatura, - Izloženosti stena: - Dejstvu mraza, - Insolaciji – osunčanost, - Dejstvu vetra, - Delovanje talasa duž obala, abrazija, - Rastu korenja biljaka, - Mehaničkom struganju zbog kretanja glečera, lomljenja i trenja prilikom transporta materijala i - Tektonskim uticajima - Kristalizacije soli u prslinama stena. U područjima rasednih i tektonskih zona stene su polomljene i zdrobljene pa je fizičko raspadanje stena intenzivnije. Fizičko raspadanje zavisi i od količine padavina i temperature, tj. klime gde razlikujemo četiri regiona: Nivalni, Aridni, Humidni i Sezonski. ◘ ◘ Karakteristike klimatskih regiona

Nivalna -

Aridna

Humidna

Sezonska

Sl. 165. Klimatski regioni: sa nivalnom, aridnom, humidnom i sa sezonskom klimom

◘ Regioni sa nivalnom klimom (polarna područja i područja visokih planina - preko 3000 m): - padavine su u vidu snega a normalna temperatura ispod 0 oC. U ovim oblastima nema tekuće vode (sem lokalno), pa je hemijsko raspadanje bez značaja. Fizičko raspadanje je mehaničko struganje stena pri pokretima lednika. U fazama otapanja i zamrzavanja moguće je razorno dejstvo mraza. Nivalna klima javlja se u polarnim područjima ili na visokim planinama (Sl.165); ◘ Regioni sa aridnom klimom (pustinjski i polupustinjski regioni):(suva) klima temperature u ovim područjima su visoke. Količina atmosferskog taloga manja je od količine vode koja ispari. U ovim oblastima nema tekuće vode, osim povremeno, vegetacija je slaba, humusni pokrivač mali ili odsutan. Fizičko raspadanje je intenzivno, nema hemijskog Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

125 /400

trošenja ili je vrlo sporo. Područja sa aridnom klimom su pustinjska i polupustinjska područja (Sl. 165); U aridnim-pustinjskim predelima glavno transportno sredstvo je vetar. Njegovim delovanjem nastaju erozioni oblici, a na mestima gde prestaje prenosna moć vetra vrši se odlaganje-taloženje nošenog materijala i nastaju akumulacioni oblici (dine). Pustinjskim olujama vrši se kotrljanje krupnijih fragmenata stena, dok se sitnije nose zajedno sa vazdušnim strujanjima. Sitni fragmenti stena, prašina i sitni pesak, mogu se premeštati i po nekoliko stotina km. U svetu egzistiraju brojne pustinje sa svim odlikama pravog pustinjskog reljefa. ◘ Regioni sa humidnom klimom (tajge i tropske šume): imaju veću količinu vodenog taloga od količine vode koja ispari. Voda teče po površini terena, prikuplja se u depresijama ili otiče u more. Vegetacija je bujna što uslovljava stvaranje debelog humusnog pokrivača (Sl.165). Hemijsko raspadanje je intenzivno a fizičko podređeno. Humidna klima javlja se u tropskim područjima i područjima tajgi. ◘ Regioni sa sezonskom klimom su oblasti u kojima se smenjuju periodi sa mnogo padavina, humidni uslovi, i periodi sa malo padavina aridni uslovi. Fizičko i hemijsko raspadanje se menja i međusobno obnavlja omogućavajući najpotpuniju kombinaciju ova dva tipa raspadanja. Sezonska klima je karakteristična za tople priobalne pojaseve. ◘ Temperatura – oscilacije → Koeficijent širenja mineralnih sastojaka, →Slabljenje kohezije među sastojcima, →Stvaranje prslina i pukotina, → Zalaženje vode i širenje zbog mržnjenja. Ponavljanje procesa uslovljava dekompoziciju stene. Kolebanje dnevnih temperatura, insolacija Uticaj dnevnih kolebanja temperature na površinsko raspadanje zavisi od mineralnog sastava i strukture stene, morfologije terena, klime, nadmorske visine, pokrivenosti vegetacijom, debljine humusnog sloja itd. Raspadanje pod dejstvom temperaturnih promena je možda najznačajniji vid mehaničkog raspadanja. Temperatura vazduha i stena koje se zagrevaju nije stalna. Najviša je u toku sunčanih dana kada stene najviše upijaju toplotu a najmanja noću ili pred zoru kada je stene oslobađaju, tj. kada se hlade. U našoj zemlji razlike u temperaturi zagrejanih stena mogu biti i više od 500C. U Africi, u pustinjskim predelima, temperatirna razlika je znatno viša (i do 80oC). Zbog uticaja dnevnih i sezonskih temperaturnih kolebanja minerali u stenama se različito šire i skupljaju (tamniji više a svetliji manje) stvarajući različito linearno i zapreminsko širenje i nehomogeno naponsko polje. Zbog ovih procesa slabe i kohezione sile između zrna minerala. Stalnim ponavljanjem ciklusa zagrevanja i hlađenja stvaraju se mikroprsline u površinskom delu stene koje su paralelne ili upravne na površinu zagrevanja. Temperaturna kolebanja stena odvijaju se do par desetina centimetara dubine (smatra se da već na 0.5 m nema značaja), zbog čega se njihovo mehaničko razaranje dešava najvećim delom na samoj Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

126 /400

površini terena. Intenzitet fizičkog raspadanja uzrokovan kolebanjima dnevnih i sezonskih temperaturnih kolebanja zavisi i od geografske dužine i širine, morfologije terena, klime, nadmorske visine, pokrivenosti vegetacijom, debljine humusnog pokrivača itd. Ovaj tip raspadanja naročito je intenzivan na ogoljenim terenima (pustinje), bez vegetacije i humusa gde je najjača insolacija (uticaj sunčeve toplote) i po pravilu je izrazitiji na tamnim stenama. Kristalizacijom soli u mikroprslinama stena Kristalizacija soli u pukotinama stena uslovljava proces koji je vrlo sličan mehanizmu dejstvu mraza. Javlja se kada u pukotinama i prslinama stena dođe do kristalizacije soli koje pri tom, usled hidratacije, povećavaju zapreminu i tako vrše pritisak na zidove pukotina. Kristali imaju veću zapreminu od rastvora iz koga su kristalisali zbog čega se kristalizacijom i hidratacijom soli povećava njihova zapremina. Ako nema dovoljno prostora za novostvorene kristale u pukotinama stena stvaraju se naponi koji uzrokuju ili pomažu fizičko raspadanje stena. Prelaskom anhidrita u gips, kao i hidratacijom drugih soli povećava se zapremina i stvaraju naponi koji dovode do dezintegracije stene. Naponi koji se ovom prilikom stvaraju manji su nego pri smrzavanju vode, ali još uvek dovoljno veliki da izazovu drobljenje stene. Pritisci usled kristalizacije soli mogu iznositi do 100 MN/m2. Kristalizacija i hidratacija soli javlja se i u urbanim sredinama, u stenama ugrađenim u različite građevinske objekte. Rast korenja biljaka Jedan od primera svođenja delovanja bioloških činilaca na mehaničke je uticaj rasta korenja biljaka. Korenje biljaka svojim rastom vrši neprekidan pritisak na zidove pukotina i, iako taj pritisak nije takvog intenziteta da može trenutno da razdrobi stenu, njegovo dugotrajno dejstvo neminovno izaziva raspadanje – dezintegraciju stenske mase. Koreni biljaka svojim rastom vrše pritisak na zidove pukotina stene u koje se utiskuju (Sl.165). Tako se stvaranju naponi koji omogućavaju ili potpomažu fizičko raspadanje stena. Pritisci koje može izazvati korenje mogu iznositi do 1,5 MN/m2. Iako pritisak nije veliki dugotrajnim delovanjem, uz ostale procese, koreni biljaka mehanički dezintegrišu stenu. Sl.166. I korenje bilja dezintegriše stene Zamrzavanje vode u kapilarima U oblastima sa sezonskom klimom, odnosno sa naglim smenjivanjem visokih i niskih temperatura u toku dana i sa dovoljnom količinom atmosferskog taloga do izražaja dolazi raspadanje stena pod uticajem smrzavanja vode u prslinama, Sl. 165. Ukoliko je poroznost Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

127 /400

stene takva da voda ne cirkuliše lako nego se u njoj zadržava (ako pore nisu međusobno povezane), onda je ovaj vid raspadanja naročito izražen. Voda koja se zadržava u porama i pukotinama smrzava se na niskim temperaturama i izlaže stenu, često vrlo visokim, pritiscima. Do ovih pritisaka dolazi usled povećanja zapremine leda u odnosu na vodu (za oko 1/11, tj. 11%). Maksimalni pritisci mogu na temperaturi od -20 do -22 oC iznositi i do 200 MN/m2. Kod poroznih stena ovaj pritisak može da nadjača kohezione sile i dovede do trenutnog prskanja stenske mase. Ovaj tip fizičkog raspadanja je intenzivniji ako se postupak zamrzavanja i odmrzavanja vode u kapilarima više puta ponavlja. Treba napomenuti da je retko trenutno razaranje stena na veće blokove. Proces je češće dugotrajan, jer tek mnogostruko ponavljanje smrzavanja i otapanja stvara takve napone koji će dovesti do destrukcije stene. Tada obično dolazi samo do usitnjavanja površinskih delova stene. Osetljivost stena na mraz je i jedna od vro važnih tehničkih osobina kamena u građevinarstvu zato su i propisane obavezne metode i postupci laboratorijskog ispitivanja pre upotrebe kamena u tehničke svrhe. Sl.167. Dejstvo kiše i leda na dezintegraciju stene Delovanjem talasa duž obala - abrazija Površinske vode razaraju stene naročito u obalnim područjima gde je dejstvo talasa najintenzivnije, u zonama velikih vodenih strujanja ili brzog kretanja vodene mase (Sl.167).

Mehaničkim dejstvom vode stene se razbijaju u velike blokove, nakon toga transportuju i zaobljavaju u sve sitnije komade. Ovako razdeljene komade stena nazivamo mehanički detritus u kome razlikujemo: Sl.168. Rad morskih talasa, abrazija - krupnije i nezaobljene komade (klaste) koje nose, transportuju samo vodeni tokovi velike snage i brzine, planinski potoci i reke, - sitniju frakciju, šljunak pesak, delimično do potpuno zaobljenu, koju nose reke srednje brzine toka. Mogu biti veoma daleko transportovane. - prašinu i mulj, tj. klaste finog zrna, koje nose reke sporog toka, jer ove čestice lebde u vodi, najdalje se transportuju i talože u mirnim vodama. Čovekova aktivnost ubrzava mehaničko razaranje stena, narčito u područjima većih inženjersko-građevinskih i eksploataciono-geoloških radova, puteva, mostova, tunela, brana, majdana kamena, površinskih kopova metala koji su izgrađeni na terenima sa izraženom morfologijom a neadekvatno zaštićenih od erozije. Veliki je broj primera klizanja i kretanja Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

128 /400

čitavih brda i njihovog mehaničkog i hemijskog razaranja zbog čovekove nebrige, neodgovornosti i nestučnog rada. Hemijsko raspadanje stena (dekompozicija) - promena mineralnog sastava stena Sa mnogih aspekata hemijsko raspadanje je značajnije od mehaničkog. Pre svega, hemijski procesi bitni su za formiranje zemljišta, a takođe su značajni i kao faktori koji dovode do nastanka nekih interesantnih sedimentogenih ležišta. Izvesno je, u svakom slučaju, da su procesi hemijskog raspadanja raznovrsniji od mehaničkih. Poodmaklo mehaničko raspadanje umnogome utiče na brzinu i intenzitet hemijskih procesa (ukoliko su zadovoljeni i ostali uslovi). Hemijsko raspadanje je proces rastvaranja minerala u stenama pod uticajem vode, kiseonika, raznih kiselina, gasova i organske materije. Minerali formirani duboko u unutrašnjosti Zemlje nisu stabilni u površinskim uslovima. Raspadanje (trošenje) je proces suprotan od smera Bovenovog niza: najlakše se raspada olivin koji nastaje na > 1000 0C zatim - pirokseni - amfiboli - biotit - ortoklas – muskovit kvarc koji nastaje na oko 600 0C. Glavni uzročnik hemijskog razaranja je voda. Voda je, zbog bipolariteta molekula, redovnog i značajnog prisustva najvažniji rastvarač u prirodi. Rastvaračka sposobnost vode zavisi od sadržaja OH jona, tj. njene kiselosti, sadržaja ugljene kiseline, kiseonika, hlora itd. Humidne kiseline koje se stvaraju pri razlaganji biljnih ostataka u kori raspadanja, takođe imaju značajnu ulogu u hemijskom raspadanju. Iako su slabe, ove kiseline napadaju i silikate i u dugom vremenskom periodu vrše njihovo razlaganje. Za hemijsko raspadanje stena važna je i temperatura vode. Rastvaračka sposobnost raste sa povećanjerm temperature (osim za gasove). Rastvorljivost minerala je različita. Pojedini minerali se brzo i lako rastvaraju, kamena so, sulfati dok je kod drugih proces rastvaranja znatno duži, kod karbonata, feldspata itd. Postoje minerali koji su veoma otporni na hemijsko raspadanje i koji praktično trajno ostaju nerastvoreni (kvarc, liskuni, granati itd.). Sl. 169. Pad otpornosti silikatnih minerala prema trošenju Kako je već rečeno, stabilnost silikatnih minerala na hemijske promene obrnuta je temperaturi njihovog stvaranja (suprotan od smera Bovenovog niza). Minerali stvoreni u kasnijim stadijumima magmatskog ciklusa stabilniji su od minerala kristalisalih na visokim temperaturama. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

129 /400

Olivini i pirokseni, bitni minerali ultrabazičnih i bazičnih stena, peridotita i gabra, kristališu na visokim temperaturama, lako podležu fizičkom i hemijskom razaranju. U reakciji sa vodom prelaze u serpentine, hlorite, bez alumijske amfibole. Kvarc koji nastaje na niskim temperaturama i jedan je od poslednjih minerala kristalisalih u kiselim magmama, granitoidima i granitima, kao što je pomenuto, veoma je stabilan. Kvarc: hemijski je vrlo stabilan. Feldspati: formiraju minerale glina; Joni kalijuma i silikatna komponenta ostaju u rastvoru - hidroliza: 2KAlSi3O8+ 2H+ + 2HCO3+H2O → Al2Si2O5(OH)4 +2K+ +4SiO2 +2HCO3Feromagnezijski minerali: hemijski se troše tako da njihovi joni prelaze u rastvor, a kasnije formiraju okside – oksidacija: 4FeS2 + 8H2O + 15O2 = 2Fe2O3 + 8H2SO4 Karbonati - lako topivi u vodi (naročito ako voda sadrži malo ugljene kiseline-CO2 otopljen u vodi) - hidratizacija: CaCO3 + H2CO3 (ugljena kiselina) →Ca2+ + 2HCO3Intenzitet hemijskog raspadanja zavisi i od površine stene koja je izložena dejstvu razaranja. Kompaktna i glatka stenska masa, bez obzira na sastav teže podleže hemijskom (i fizičkom) raspadanju nego neravna stenska masa sa pukotinama. Sl.170. Uloga vode i CO2 na raspadanje stena Biološko trošenje (organske aktivnosti) zbiva se pod uticajem organskih procesa (bakterije i kiseline nastale trulenjem, rast korenja i sl.): - mehanicki pritisak korenje prilikom rasta stvara i širi pukotine pa se stena raspada, - biljke svojim korenjem unose bakterije, - bakterije i alge ulaze u pukotine i proizvode mikropukotine, - mikroorganizmi proizvode i kiselinu – hkemijsko trošenje stene, - gljive koje proizvode kiselinu – vrše razaranje stene. Fizičkim i hemijskim raspadanjem od kompaktne stene obrazuju se:  ostatak raspadanja ili mehanički detritus koji predstavlja odlomke stena nastalih fizičkim razarenjem i transportuje se, zavisno od veličine čestica i snage transportnog sredstva, vode, vetra, gravitacije, kada se stvaraju klasti različite veličine (drobina, šljunak, pesak, prašina i glina) i  rastvor raspadanja u kome su rastvoreni minerali i koji se mogu transportovti daleko od mesta odakle potiču. 3.4.3. Transport i sedimentacija Transport mehanički zdrobljenog materijala može se izvršiti pod uticajem različitih faktora: silom gravitacije, površinskim tokovima (potocima i rekama), vetrom ili glečerima, dok se rastvor raspadanja prenosi samo površinskim ili podzemnim vodama. Od snage prenosnog sredstva i veličine i oblika fragmenata zavisiće i dužina transporta, odnosno put koji materijal može da prevali (pređe) pre taloženja. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

130 /400

Transport i sedimentacija, kako je rečeno, odvija se na kopnu dejstvom gravitacije, u vodenoj sredini, lednikom i vetrom. Kada prenosna moć agensa oslabi prestaje dalje pomeranje i prenošenje raspadnutog materijala i dolazi do njegovog istaložavanja. Prvo se talože nakrupniji fragmenti (šljunak), a najdalje se transportuju-prenose, najsitnije čestice raspadnutog materijala (mulj). Odlomci transportovani u vodenoj sredini kotrljaju se, taru po dnu vodene sredine ili jedan o drugi, dobijaju zaobljene ivice i usitnjavaju se. Drugačije je kod odlomaka koji se transportuju na suvom ili lednikom. Oni imaju nezaobljene ivice i po tome se lako prepoznaju. Raspadnuti materijal stena u lednicima se nalazi po njegovom obodu ili u njegovoj unutrašnjosti. Brzina kretanja lednika je različita: na Himalajima kreću se brzinom 1.300 m/god, na Alpima 150 m/god idt. Nakon, površinskog i hemijskog raspadanja, odlomci stena i rastvor raspadanja transportuju se gravitacijom, vodom, vetrom i ledom u nova, niža područja. ►Gravitacioni transport klastičnog materijala Fragmenti stena raspadnutih na padinama biće pod uticajem gravitacione sile pomereni niz padinu. Ovako se formiraju na padinskim stranama sipari. Ukoliko u podini sipara postojiraskvašena podloga nastaju plazine. Materijal transportovan na ovakav način putuje relativno kratko i taloži se na samoj padini ili u njenom dnu. Dužina i brzina transporta zavisi od nagiba padine, stepena pošumljenosti i intenziteta fizičkog razaranja. Komadi stena koji su kratko transportovani gravitacijom nazivaju se eluvijalni nanosi. Nisu klasirani po krupnoći, nezaobljenih (oštrijih) su ivica i homogenog sastava.

Sl. 171. Kretanje raspadnutog materijala niz padinu - stvaranje sipara ►Transport materijala tekućom vodom (najveća količina sedimenata): zavisi od brzine vodenog toka i karakteristika fragmentisanog materijala. Krupnozrni materijal, blokovi stena, „talože“ se u gornjem toku brzih reka, planinskim potocima i bujicama. Materijal srednjeg zrna, šljunak, nose reke srednje brzine dok najsitniji materijal „putuje“ vrlo daleko, vrlo često bude odnešen u jezera i mora. Transport zavisi od specifične gustine, oblika i veličine komada stena i minerala. Teže se transportuju čestice veće specifične gustine, kuglastog oblika, lakše manje specifične težine, ljuspičastog i pločastog oblika. Pri transportu najsitnije čestice plivaju ili lebde u vodi, teže se kotrljaju po dnu međusobno se sudarajući zbog čega se stalno zaobljavaju. Zrna veće tvrdine teže se zaobljavaju od zrna manje tvrdine. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

131 /400

Materijal transportovan vodom i istaložen na mestu gde snaga transportnog sredstva prestaje naziva se aluvijalni nanos koji je klasirani po krupnoći, obično heterogenog sastava jer sakuplja materijal sa celokupnog područja sliva. Transport materijala u većim vodenim basenima vrši se dejstvom talasa, strujanja, podvodnih tokova i gravitacionog kliženja sitnozrnog do muljevitog materijala.

Sl.172. Dijagram zavisnih faktora transporta čestica materijala

Sl. 173. Transport materijala rečnim tokom – prirodna klasifikacija nošenog materijala

Sl. 174. Sedimentne naslage –klasifikacija materijala od dužine transporta Sedimentne naslage se stanjuju udaljujući se od izvora materijala i smanjuje se veličina čestica a povećava njihova zaobljenost (breča, konglomerati pa sve do sitnozrnastih sedimenata). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

132 /400

►Transport klastičnog materijala vetrom (eolski sedimenti) prenose se velike količine klastičnog materijala različite krupnoće. Pri tome specifično lakša zrna mogu biti i krupnija a specifično teža sitnija. Kod snažnih vetrova, naročito u pustinjskim oblastima vetar kotrlja krupniji materijal po površini i njegovim nagomilavanjem obrazuje dine. Uloga vetra kao transportnog sredstva naročito je značajna u oblastima sa oskudnom vegetacijom i sušnom klimom (pustinje i stepe); značajna je i za prenošenje finozrnog vulkanskog materijala koji je erupcijom izbačen na velike visine. Taloženjem materijala transportovanih vetrom stvaraju se eolski sedimenti koji su dobro sortirani, manje zaobljeni u odnosu na aluvijalne sedimente i heterogenog sastava. Sl.175. Peščane dine, Sahara, Tunis ►Transport klastičnog materijala ledom (glacijalni sedimenti) vrši se u polarnim oblastima ili na vrlo visokim planinama, iznad preko 3000 m, gde i danas, na nekim od njih, ima glečera. Na svom putu glečer po dnu i bočno, sa strane odlama komade stena različite krupnoće i sastava. Glečeri mogu transportovati i veoma krupne blokove stena, zapremine i do nekoliko destetina kubnih metara koje voda ne može da nosi. Transport glečerom je spor, najviše nekoliko metara na dan. Nema zaobljavanja materijala niti sortiranja po krupnoći. Po zaustavljanju tj. stapanju glečera, zajedno se talože blokovi stena, sitniji komadi i glinovita frakcija. Sedimenti nastali kretanjem leda nazivaju se glacijalni sedimenti. ►Transport klastičnog materijala ledom i vodom: glaciofluvijalni sedimenti ►Transport i sedimentacija rastvorenog materijala Ratvoreni materijal transportuje se kao jonski ili koloidni rastvor. Kao jonski rastvori, hidroksidi, karbonati, sulfati putuju kalijum, natrijum kalcijum, magnezijum a kao koloidi, u obliku hidroksida, aluminijum, gvožđe, silicijum. Taloženje ili odlaganje materijala raspadnutih stena dešava se kada oslabi prenosna moć transportnog sredstva, ili kada je rastvor prezasićen. To se dogadja: - na delovima padine, ili u njenom podnožju, gde prestaje gravitaciono pomeranje, - u vodenoj sredini kada voda više ne može da pomera fragmente ili ona sama dospeva u uslove relativnog mirovanja, - na mestima gde vetar slabi i ne može više da pomera pojedine fragmente stene, U područjima gde se lednici zaustavljaju. Taloženje jonskih rastvora je usled prezasićenja pojedinih komponenti koje se neprekidno dovode u rastvor, promene vrednosti pH, uklanjanjem pojedinih elemenata koji su povećavali rastvorljivost ili isparavanjem rastvarača. Do taloženja dolazi i usled promene temperature vode, promene pritiska gasova koji povećavaju rastvorljivost itd. Da bi se izlučile soli iz vode neophodna je prezasićenost rastvora koja se u prirodnim tekućim vodama obično ne ostvaruje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

133 /400

Izlučivanje iz koloidnih rastvora vrši se koagulacijom, pošto se ukloni zaštitni naelektrisani omotač od molekula vode koji sprečava koagulaciju. Ovo se najčešće događa dovođenjem suprotno naelektrisanih koloidnih čestica ili delovanja jakih elektrolita ako su prisutni u rastvoru. Taloženje koloidnih rastvora nastaje i isušivanjem ili mehaničkim razbijanjem naelektrisanog omotača. Mesta taloženja mogu biti: - Kontinentalna sredina: terestički (pustinjski, glacijalni, pećinski) i akvatični (rečni, močvarni i jezerski i delte ); - Prelazne sredine: estuariji, lagune i plimske zone; - Marinske sredine: Prema dubini sedimentacionog basena, mora i okeana, razlikuju se: litoralna sredina (obuhvata područje malih dubina); neritska zona (do dubine 200 m); batijalna (200-2000 m); abisalna (dublja od 2000 m) i hadalni (> 5000 m). Većina sedimenata taloži se u moru.

Sl.176. Sredine taloženja u morima i okeanima Litoralna sredina - obuhvata područje malih dubina, odnosno između maksimalne plime i minimalne oseke. Ovde se oseća najintenzivniji rad morskih talasa, koji svojom snagom otkidaju delove stena na obali i talože ih klasifikujući ih po veličini. U ovoj sredini formiraće se krupnozrni (psefitski i psamitski) sedimenti, ali i glinoviti materijal koji se prinosi sa kopna. Takođe, u plitkim priobalnim područjima mogu se formirati neki biohemijski sedimenti (koralni krečnjaci...). Neritska (sublitoralna) sredina- prostire se do dubine od oko 200 m. Ova dubina je i granica prostiranja svetlosti. Tu će se taložiti sitnozrni (psamitski do pelitski) klastični sedimenti i krečnjaci. Batijalna sredina- obuhvata prostrana područja u kojima je dubina između 200 i 2000 m. Ovde se talože karbonati, glinoviti i organogeni silicijumski sedimenti. Abisalna sredina- prostire se u dubinama preko 2000 m. I u ovom području će se taložiti dubokomorske gline i silicijumski sedimenti, ali je, usled smanjenog priliva materijala, ova sedimentacija jako spora. Hadalna sredina- prostire se u dubinama preko 5000 m. U ovom području će se taložiti najsitnije čestice i silicijumski sedimenti, ali je priliva materijala je mali te je i sedimentacija jako spora. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

134 /400

3.4.4. Dijageneza (očvršćavanje) Dijageneza ili očvršćavanje obuhvata niz procesa u kojima se bez značajnijeg povećanja pritiska ili temperature rastresiti sediment ili hemijski talog prevodi u kompaktnu sedimentnu stenu. U osnovi se razlikuje mehanička i hemijska dijageneza. Očvršćavanje hemijskih sedimenata, jonskih ili koloidnih rastvora događa se istovremeno sa njihovim obaranjem. Odlomci stena nakon prestanka transporta vezuju se sitnijim materijalom (vezivom) i postaju čvrste stene. Brzina očvršćavanja zavisi od nekoliko faktora: - postojanja slabog pritiska koji vrši zbijanje čestica (smanjenja međuprostora zrna a time i manje zapremine sedimenta; - istiskivanje vlage ili dehidratacije sedimenta čime se gubi plastičnost i vlažnost u sedimentu; - cirkulacija vode sa rastvorenim solima koje se izlučuju u međuprostore vezujući zrna i stvarajući kompaktnu stenu. Dijageneza može biti dugotrajan process zbog čega u prirodi srećemo sve prelaze od nevezanih preko poluvezanih do vezanih sedimentnih stena. Navedena su četiri stadijuma (faze) kroz koje stenska masa prolazi do nastanka čvrste sedimentne stene, ali su kod pojedinih sedimentnih stena neki stadijumi "preskočeni" ili nisu dostignuti. Na primer, kod osulinske drobine obavljeni su samo raspadanje i sedimentacija, kod nekih glina nema transporta, kod hemijskih taloga čvrste sedimentne stene postaju bez izdvojenog stadijuma dijageneze - obrazuju se direktno pri taložennju, itd. Biološko trošenje zbiva se pod uticajem organskih procesa (bakterije i kiseline nastale trulenjem, rast korenja i sl.) 3.4.2. SKLOP (STRUKTURA I TEKSTURA) SEDIMENTNIH STENA Sklop sedimentnih stena podrazumevama strukturu i teksturu, tj. uzajamne odnose sastojaka, način vezivanja zrna i ispunjenost prostora. Struktura sedimentnih stena Pod strukturom sedimentnih stena podrazumeva se fizička građa, uslovljena međusobnim odnosima, veličinom i formom zrna, odnosnominerala koji izgrađuju stenu. Struktura je, dakle, posledica svih procesa koji su prethodili stvaranju jedne sedimentne stene. Strukture sedimentnih stena dele se na: klastične, kristalaste, amorfne i organogene. Klastična (grč. klastos - odlomak) struktura karakteristična je za sedimentne stene izgrađene od fragmenata cementovanih prirodnim vezivom. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

135 /400

Sl.177. Klastična struktura kod konglomerata (vezanog šljunka)

Zrna u klastičnim sedimentima prema obliku mogu biti: nezaobljena (uglasta); poluuglasta (subuglasta); poluzaobljena (subzaobljena); zaobljena i dobro zaobljena (okrugla ili ovalna). Sl.178. Stepen sferičnosti i zaobljenosti klasta u stenama klastične strukture. Klasti su (odozgo prema dole): nezaobljeni - poluuglasti - poluzaobljeni - zaobljeni – dobro zaobljeni

Prema veličini fragmenata (granulometrijskom sastavu) klastične strukture delimo na: - psefitske (grubozrne klastične strukture) sa veličinom zrna preko 2 mm gde spada šljunak; - psamitske (srednjezrne klastične strukture) sa veličinom zrna između 0,05 i 2 mm. gde spada pesak; - alevritske (sitnozrne klastične strukture) sa veličinom zrna od 0,005 i 0,05 mm. gde spada prašina, i - pelitske (finozrne klastične strukture), sa veličinom zrna ispod 0,005 mm. gde spadaju gline. Neke klastične sedimentne stene mogu biti izgrađene od klasta različite veličine. Pomenuti klasti (komadi) „vezani“ su prirodnim cemetnom koji je različitog sastava: - karbonatni, - silicijumski, - glinoviti, - gvožđeviti, i u steni može biti različito zastupljen, od nekoliko procenata pa do preko 50% njene mase. Poroznost (sposobnost upijanja vode) ove grupe sedimentnih stena zavisi od količine veziva i načina vezivanja odlomaka stena i minerala.


136 /400

 Klastična struktura - sedimentne stene izgrađene od fragmenata stena i minerala, različitih po veličini i obliku Prema veličini zrna klastične strukture dele se na: 1. 2. 3. 4.

psefitske (krupnozrnaste) – veličine zrna su iznad 2 mm psamitske (srednjezrnaste) – veličine zrna su od 2 mm do 0,05 mm alveritske - siltitske (sitnozrnaste) – veličine zrna su od 0,05 mm do 0,005 mm pelitske (finozrnaste) – veličine zrna su manje od 0,005 mm do 0,002 mm

Sl.179. Psefitska ili grubozrnasta struktura Sl.180. Psamitska ili srednjezrnasta struktura

Sl.181. Alevritska ili sitnozrnasta struktura

Sl.182. Pelitska ili finozrnasta struktura

Naziv klastičnih struktura prema veličini čestica (dimenzije čestica prema Ventvortovoj (Wentworth) podeli. Tabela 18 Naziv-klastična struktura

Grčki

Latinski

Engleski

Dimenzije čestica u mm

Šljunčana

Psefitna

Ruditna

Gravel-gravelly

> 2 mm

Peščana

Psamitna

Arenitna

Sand-sandy

od 2 mm do 0,05 mm

Prašinasta

Alevritna

Lutitna

Silt-silty

od 0,05 mm do 0,005 mm

Glinena

Pelitna

Lutitna

Clay-clayay


137 /400

 Kristalasta struktura – Kristalaste strukture karakterišu se autigenim zrnima, koja su međusobno neposredno srasla. Kristalaste strukture, slično klastičnim, takođe se razlikuju po načinu srastanja i po veličini zrna. Srastanje zrna može biti po manje – više ravnim površinama, mozaično, ali je često i po nazubljenim površinama, implikaciono. Karakteristična je za hemijske sedimentne stene zavisno od veličine minerala koji izgrađuju stenu. Veličina zrna može biti ujednačena ili neujednačena. Sl.183. Kristalasta struktura (mikro snimak) Prema dimenzijama zrna, može biti: 1. Makrokristalasta - mineralna zrna veća od 0,1 mm, zrna vidljiva golim okom; 2. Mikrokristalasta - min. zrna od 0,1 do 0,01 mm, pojedina zrna razlikuju se tek pod mikroskopom; 3. Kriptokristalasta - min. zrna manja od 0,01 mm, pojedina zrna ne vide se ni pod mikroskopom.

Sl. 184. Krupnokristalasta struktura

■ Oolitska i sferolitska struktura odlika hemijskih sedimentnih stena karakteristične kuglaste tvorevine CaCO3 nastale koncentričnim povećanjem mineralne mase oko nekog jezgra (fragment fosila ili minerala), sastava različitog od stene u kojoj se nalaze. Sl. 185. Oolitska struktura  Organogena ili biogena struktura - definisana je prisustvom većih količina organskih (fosilnih) ostataka čiji vrsta, oblik i veličina često utiču na opšti izgled stene - organogene sedimentne stene.

Sl. 186. Organogena struktura


138 /400

 Amorfna struktura Amorfne strukture se sreću kod gelnih sedimenata. Karakterišu se trakastom građom i bubrežastim oblicima. Naročito su česte kod brzo izlučenih silicijskih sedimentnih stena. Amorfne strukture su nestabilne i kod starijih tvorevina prelaze u kriptokristalaste ili mikrokristalaste strukture.

Sl. 187. Amorfna struktura Tekstura sedimentnih stena Tekstura je određena rasporedom čestica u masi sedimentne stene i ispunjenošću prostora, a može biti: ▪ homogena (masivna) – minerali jednoliko zauzeli prostor u stenskoj masi; ▪ slojevita – karakteristična za slojevite sedimentne stene kod kojih se u stenskoj masi izmenjuju slojevi različitih veličina; ▪ brečasta – stenska masa sastavljena od vezanih većih i manjih čestica. ►Homogena (masivna) tekstura– javlja se kada su svi sastojci stene u njoj ravnomerno raspoređeni, tako da daju homogen sklop, tj. minerali jednoliko zauzeli prostor u masi. Često se u prirodi nalaze sedimentne stene homogene (masivne) teksture. Kod njih je raspored sastavnih elemenata jednoličan u prostoru stenske mase, ali može biti i haotičan, tj. nema nikakve pravilnosti i uređenosti u prostoru. Homogenost (masivnost) – je svojstvo stenskih masa da se u sklopu terena javljaju neizdeljene – neispucale ili načete degenerativnim oštećenjima. Sl.188. Homogena tekstura ►Slojevita tekstura - je svojstvo stenskih masa da se u sklopu terena javljaju izdeljene približno paralelnim genetskim diskontinuitetima, u vidu ploča i tabli različitih veličina koje nazivamo slojevima. Slojevitost je tipično svojstvo sedimentnih stena. Slojevi najčešće imaju veliko pružanje, a relativno malu debljinu. Slojevita tekstura ima sloj kao osnovni sedimentacioni elemenat (Sl.190). Zbog ove osobine sedimentne stene se često i nazivaju slojevite stene. Sloj je geološko telo jednorodnog sastava koje koje je ograničeno paralelnim ili subparalelnim graničnim površinama (slojnim površinama ili površinama slojevitosti). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

139 /400

Slojevi u najvećem broju slučajeva imaju veliko horizontalno i malo vertikalno prostiranje. Sloj ispod ispitivanog sloja čini njegovu podinu a iznad sloja povlatu ili krovinu.

Sl.189. Slojevita tekstura sedimentnih stena U rpostoru, završavanje - prestanak postojanja stenske mase, slojevi se istančavaju ili isklinjavaju. Prema debljini slojeva imamo sledeću podelu i to: - masivna (pseudomasivna) gde su slojevi debljine preko > 200 cm, - bankovita 60 - 200 cm, - slojevita 5 – 60 cm, - pločasta 0,5 – 5 cm i - listasta < 0,5 cm (5 mm). Sa praktičkog gledišta, slojevitost olakšava eksploataciju, obradu, zasecanje, usecanje i pojeftinjuje primenu stena. S druge strane, jako izražena tanka slojevitost smanjuje upotrebljivost stena, a nepovoljna orijentisanost - slojevitost („niz padinu“), smanjuje stabilnost padina i kosina.

Sl.190. Slojevi krečnjaka – ploče, slojevi i banci Slojne površine, koje predstavljaju prekide u sedimentacionom ciklusu, mogu biti ravne, zatalasane, glatke, hrapave. U pojedinim slučajevima na njihovim površinama se mogu videti otisci kišnih kapi, tragovi usled vučenja nekog materijala, ispupčenja usled naknadne kristalizacije soli i dr. Vrsta materijala u svakom sloju, ili grupi slojeva, veličina i gradacija fragmenata i gradaciona slojevitost, kao i debljina slojeva, fosilni ostaci nekadašnjeg živog sveta, po pravilu sigurno ukazuju na sedimentacione uslove koji su vladali u datom sedimentacionom basenu. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

140 /400

Slojevitost može biti normalna, kosa i ukrštena. Sloj, ili grupa slojeva, iznad posmatranog sloja čini tzv. povlatu sloja. Podinu posmatranog sloja čini sloj, ili više slojeva, koji se nalaze ispod njega. Normalno je da su stariji slojevi donji, a mladji gornji. Medjutim, naknadnim tektonskim procesima u Zemljinoj kori slojevi mogu iz normalnog oblika biti prevedeni u prevrnuti, uvrnuti, ubrani... Sl.191.Ubrana tekstura sedimentnih stena Slojevitost može biti gradaciona kada se veličina odlomaka stena i minerala smanjuje od njegove podine ka povlati. Kosa slojevitost nastaje u vezi sa prekidom ili variranjem u sedimentaciji na nagnutim površinama, česta je kod eolskih, priobalnih i lagunskih sedimenata. Laminacija je smenjivanje materijala različite krupnoće ili boje u istom sloju. Najčešće teksturno svojstvo sedimentnih stena je SLOJ. ►Brečasta tekstura – stenska masa sastavljena od vezanih većih i manjih čestica. Sl.192. Brečasta tekstura sedimentnih stena Boja kod sedimentnih stena nije karakteristična osobina zbog njihovog veoma heterogenog mineraloškog i hemijskog sastava ali: - crvena boja ukazuje na prisustvo jedinjenja Fe, - crnu boju daje prisustvo mangana i/ili organske materije i - zelenu i maslinasto zelenu boju imaju stene bogate olivinom i/ili feromagnezijskim silikatima-serpentiniti. 3.4.3. PODELA SEDIMENTNIH STENA Prema načinu postanka sedimentne stene delimo na tri velike grupe (Sl.162 i Sl.193): - klastične (terigene) sedimentne stene, mehaničke sedimente, ili terigene sedimente koji nastaju od odlomaka (komada) stena i minerala; - hemijske sedimentne stene, koje nastaju taloženjem iz rastvora i - organogene sedimentne stene u čijem stvaranju presudnu ulogu imaju biljni ili životinjski organizmi. Uz sedimentne stene pripada i grupa stena koje su po načinu nastanka sedimenti, ali poreklo materijala je vulkansko, vulkanoklastične stene (obrađene „Piroklastične stene“). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

141 /400

Sl. 193. Podela sedimentnih stena Prema stepenu dijageneze ili litifikacije: 1. NEVEZANE sedimentne stene, 2. POLUVEZANE sedimentne stene i 3. VEZANE sedimentne stene.

3.4.3.1. Prema načinu postanka Prema načinu postanka sedimentne stene dele se na tri velike grupe: - klastične (terigene) sedimentne stene (breča, konglomerat, peščar, alevrolit, glina), - hemijske sedimentne stene (krečnjak, dolomit, bigar) i - organogene sedimentne stene (krečnjak, kreda, rožnac).  Klastične sedimentne stene (mehaničkog detritusa) Klastične sedimentne stene, najrasprostranjenije sedimentne stene Zemljine kore, nastale su transportom, taloženjem i vezivanjem ili cementacijom čestica nastalih fizičkom razgradnjom eruptivnih, metamorfnih i starijih sedimentnih stena. Podela klastičnih sedimentnih stena bazira se prema stepenu vezanosti čestica i veličini klasta (komada) na osnovu kojih su podeljene na: nevezane, poluvezane i vezane, kao i u odnosu na veličinu sastojaka, klastične stene dele se na krupno, srednje i sitnoklastične stene. Podela klastičnih sedimentnih stena bazirana na veličini klasta (komada) deli se na: - psefite, čija krupnoća zrna prelazi 2 mm. Ovoj grupi pripadaju drobina, breča, šljunak i konglomerat; Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

142 /400

- psamite, krupnoće zrna između 0,05-2 mm. Ovoj grupi stena pripadaju pesak i pešćar; - alevrite, krupnoće zrna od 0,005-0,05 mm. gde spada prašina i alevrolit; - pelite, krupnoće zrna ispod 0,005 mm. gde pripada glina i mulj.

Sl. 194. K l a s t i č n a (primarna struktura): sedimentne stene (zrnaste) Tabla 19. Klastične sedimentne stene prema veličini čestica-zrna Nevezani Psefiti

SEDIMENT (nevezani) Šljunak Drobina

Psamiti

Pesak

Alevriti

Silt (prah)

Peliti

Glina, Mulj

VELIČINA ČESTICA krupnozrnasta > 2 mm srednjezrnasta 0,05 – 2 mm 0,005 – 0,05 sitnozrnasta < 0,005 mm

SEDIMENTNA STENA (vezani) Konglomerat Breča Peščar Siltit Šejl, glinac

Vezani /struktura Psefitoliti /psefitska str. Psamitoliti /psamitska str. Alevroliti /alevritska str. Pelitoliti /pelitska str.

Nevezane stene: Drobina, Šljunak, Pesak, Alevrit, Mulj; Poluvezane stene: Les, Crvenica, Glina, Lapor, Vezane stene: Breča, Konglometrar, Peščar, Alevrolit, Glinac, Laporac Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

143 /400

 Hemijske sedimentne stene Hemijske sedimentne stene nastaju izlučivanjem i taloženjem raznih mineralnih materija koje se nalaze rastvorene u vodi. Hemijske sedimentne stene nastale su kristalizacijom raznih soli iz zasićenih rastvora a delimo ih na neevaporitne (karbonatne, silicijumske i fosfatne) i na evaporitne, preovlađujuće stene, obrazovane pod uticajem isparavanja (kuhinjska so, gips, anhidrit). Vreme i mesto taloženja ovih sedimenata zavise od koncentracije rastvora, temperature, pritiska i dužine trajanja procesa. U hemijske sedimente spadaju siga (bigar), travertin, mermerni oniks, sedimenti sonih ležišta, silicijumske sedimentne stene i gvožđevite sedimentne stene. Siga, npr., nastaje taloženjem kalcijumkarbonata u kraškom podzemlju i čini pećinski nakit (stalaktiti i stalagmiti). Travertin se stvara na mestu izbijanja toplih izvora iz krečnjaka.  Organogene sedimentne stene Organogene sedimentne stene nastaju taloženjem ostataka životinjskog i biljnog sveta. Stene nastale sedimentacijom skeleta i ljuštura mikro ili makroorganizama zovu se „zoogeni sedimenti“, a stene nastale sedimentacijom ostataka biljaka (stabala, grana, lišća i drugih delova i sastojaka biljaka) zovu se „fitogeni sedimenti“. Od zoogenih sedimenata najvažniji su krečnjaci i dolomiti. Ovoj grupi stena pripadaju i pisaća kreda, silicijski sedimenti (rožnaci) itd. U organogene (fitogene) sedimente takođe spada ugalj, a delimično i nafta i asfalt, ali o ovim stenama neće biti reči jer se one detaljno proučavaju u nauci o kaustobiolitima. Klasifikacija sedimentnih stena samo na bazi geneze ima nedostataka jer postoji mnogo prelaznih tipova i mnogo izuzetaka. Krečnjaci nastaju kao organogene stene, kao hemijski talozi i kao klastičine sedimentne stene. Zbog svega ovoga, pri prikazivanju sedimenata i sedimentnih stena ne treba se striktno vezati ni za jednu od navedenih podela, tabela 20. Tabela 20

Karbonatne stene

HEMIJSKE I ORGANOGENE SEDIMENTNE STENE HEMIJSKE ORGANOGENE

Krečnjaci

Organogeni krečnjak

Laporci

Dijatomejska zemlja

Dolomiti

Rožnaci

Bigar Mermerni oniks

EVAPORATI - SOLI GVOŽDJEVITI SEDIMENTI SILICIKLASTITI


144 /400

3.4.3.2. Prema stepenu dijageneze ili litifikacije Dijageneza je proces očvršćavanja sedimenata: skup hemijskih, fizičkih i bioloških procesa koji se događaju u sedimentu nakon taloženja, tokom i nakon litifikacije, a isključuje površinsko trošenje i metamorfizam. Litifikacija (doslovno: pretvaranje u stene) je proces očvršćivanja sedimenata kompakcijom (smanjivanje obima uz istiskivanje vode) i cementacijom (ispunjavanje pora i vezivanje prostora u naslagama) te nastanak sedimentnih stena. Litifikacija – najvažniji dijagenetski proces kojim nevezani sediment prelazi u vezanu stenu.

Sl. 195. Faze nastanka sedimentne stene – litifikacija (drobina- konglomerat) Očvršćavanje može biti mehaničko ili hemijsko. Mehaničko nastaje na primer, gubitom vode-dehidratacija sušenjem ili pod pritiskom, sl.196, a hemijsko na taj način što se nakon dehidratacije čestice međusobno povezuju, nekom hemijskom materijom koja se izlučuje iz rastvora. Nazivamo ih cementnom materijom i uglavnom su to: CaCO3, SiO2, Fe2O3 i H2O kao i minerali glina. Primer cementacije: Ca(HCO3)2→CaCO3+H2O+CO2 Iz kalcijum hidrokarbonata izdvaja se kalcijum karbonat (CaCO3) koji se taloži i povezuje odlomke mnogih minerala. Prilikom i mehaničkog i hemijskog očvršćavanja nastaje taloženje u vidu slojeva. Sl.196.Očvršćavanje-mehaničko: sušenjem i pod pritiskom Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

145 /400

Slojevitost je bitna osobina sedimentnih stena i javlja se kao posledica taloženja. Prvobitan položaj slojeva je horizontalan. Kod poremećenih slojeva mogu se odrediti sledeći elementi: - pravac pružanja, - pravac pada slojeva i - ugao pada slojeva. Prema stepenu dijageneze ili litifikacije, sedimentne stene dele se: - NEVEZANE sedimentne stene, - POLUVEZANE sedimentne stene i - VEZANE sedimentne stene. Sedimentne Klastične stene se najčešće razlikuju prema veličini klasta u njima i načinu vezivanja klasti od kojih je izgrađena ta stena. U krupnozrnastim sedimentima preovladavaju delovi stena (šljunak i drobine), u srednjezrnastim peščarima zrna kvarca, a u sitnozrnastim minerali glina. Vrste zrna u sedimetima i stenama mogu biti: mineralna zrna (pojedini mineral), odlomci stena, skeleti ili ljušture organizama (lumakele) i bioklasti (deo skeleta). Mineraloški sastav sedimentnih stena može biti: autigeni (od matičnih stena) i alotigeni (kristalizacijom iz rastvora). Najčešći minerali su: kvarc, muskovit, kalcit, dolomit i minerali glina. Veličina zrna (klasta) može biti: blokovi, valutci, šljunak, pesak, prah i glina. Oblik zrna može biti: uglast do dobro zaobljen sferičan, štapićast, pločast i sl., što zavisi od dužine i vrste transporta. 3.4.4. PRIKAZ VAŽNIJIH SEDIMENTNIH STENA 3.4.4.1. Klastične sedimentne stene (mehaničkog detritusa)  NEVEZANE STENE: Drobina, Šljunak, Pesak, Alevrit, Mulj  Drobina - Drobina se stvara mehaničkim drobljenjem stena na strmim padinama. Veličina odlomaka je veća od 2 mm. Sa mesta stvaranja ovaj materijal se gravitaciono ili uz kratkotrajne bujice spušta u niža područja pri čemu transport nije dug. Zbog toga odlomci stena imaju uglaste ivice i slabo su sortitani pa se u drobini zajedno sreću blokovi preko jednog metra i fragmenti veličine par centimetara. Drobina se najčešće javlja u terenima izgrađenim od krečnjaka i dolomita, mada se može naći kod svih stena. Drobina ukazuje na sastav terena koji se iznad nje nalazi, naročito ako je teren pokriven ili vrlo strm. Ova nevezana stena ima lokalnu primenu za nasipanje i izgradnju podloga puteva. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

146 /400

Nevezana (rastresita) stena izgrađena od uglastih fragmenata psefitske veličine, naziva se drobinom. Kako fragmenti nisu udaljeni od mesta raspadanja, drobina je uglavnom jednorodnog sastava, odnosno, izgrađuju je odlomci jedne vrste stena. Drobine predstavljaju znatno nepovoljniju podlogu I sredinu za građenje u odnosu na vezane (kamenite) stene. Međutim, u grupi nevezanih klastičnih sedimentnih stena, drobine su najnepovoljnija radna sredina.

Sl. 197. Drobina

Stabilnost terena izgrađenih od drobine u prirodnom stanju obično je povoljna. Nagibi padina su približni uglu unutrašnjeg trenja naslaga. Nepažljivim zasecanjem i opterećivanjem stabilnost se poremeti i nastaju neželjene posledice - odronjavanje i klizanje, obično je to manjeg obima. Izvođenje radova u drobinama je lako, ali se mora znati da su vrlo heterogenog granulometrijskog sastava i da sadrže dosta blokova koji otežavaju radove. Kao građevinski material drobina ima ograničenu upotrebu. Upotrebljava se u nasipe saobraćajnica, u nasute brane, ako je bez primesa glina i prašina, upotrebljava se za nasipe železničkih pruga, makadamskih zastora na putevima nižeg ranga. Drobine sa povoljnim petrografskim sastavom, posle prosejavanja, ispiranja i drobljenja mogu se upotrebiti kao materijal za spravljanje betona ili asfalta.  Šljunak (gravel G) - Šljunak je zaobljeni materijal u kojem krupnoća valutaka prelazi 2 mm. Nalazimo ga u rečnim koritima sadašnjih ili nekadašnjih reka (srednji i gornji tokovi) i priobalskim regionima mora i jezera. Veličina valutaka i stepen zaobljenosti variraju. Najkrupnije fragmente, preko 1 m, u prečniku nazivamo blokovima. Materijal od 0,1m do 1 m nazivamo krupicama. Krupan šljunak obuhvata valutke između 0,1 m i 25 mm, šljunak srednjeg zrna između 10 mm i 25 mm i najzad sitan šljunak između 2 mm i 10 mm. Oblik valutaka šljunka zavisi od dužine transporta i vrste stena zbog čega se pri istoj dužini transporta javljuju kuglasti, jajasti, koturasti i druge vrste valutci. Smatra se da je za potpuno zaobljavanje fragmenta stene potrebno da materijal bude nošen i kotrljan u vodenoj sredini na putu dugačkom 10-30 km. Ukoliko je materijal krupniji bliži mestu odakle potiče manje je zaobljen i obrnuto, sitniji i dobro zaobljen materijal ukazuje na dug transport i udaljeno mesto primarnog izdanka. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

147 /400

Obzirom da je šljunak nastao od transportovanog materijala u vodenoj sredini, to je moguće na bazi sastava šljunka tačno znati i sastav slivnog područja. Slivna područja su najčešće heterogena, u pogledu vrsta stena koja ih izgradjuju, pa su shodno tome šljunkovi i konglomerati takodje heterogeni. Vrlo retko šljunkovi su homogeni i tada su sastavljeni samo od jedne vrste stena ili jednog minerala. Prema mestu gde se obrazuju dobili su nazive: potočni, rečni, jezerski, morski, pustinjski. Šljunak je odličan gradjevinski materijal. Povoljan je za izradu nasipa - tamponskog sloja u gradnji saobraćajnica, (ima sposobnost relativno brzog sleganja), drenaža, a naročito kao agregat betona. Za spravljanje svežeg betona koristi se mešavina više frakcija. Za to je povoljan šljunak koji je nastao od svih vrsta svežih magmatskih stena. Najvažnije je da u šljunku nema glinovito-prašinastih čestica, organskih materija, škriljavih stena ili listastih minerala, stena sa piritom i drugih nečistoća. Takodje nepovoljan je šljunak izgradjen od amorfne silicijumske materije (opal, rožnac, jaspis) zbog stupanja u hemijsku reakciju sa kalcijumskom komponentom iz cementa. Tereni izgrađeni od šljunka i peska povoljni su za vodosnabdevanje (sadrže velike količine podzemne vode). Negativna karakteristika ovakvih terena je vrlo lako zagađivanje. Šljunak se u našoj zamlji eksploatiše u velikim rekama, Dunavu, Moravi, Savi, Drini itd. Šljunka ima i u primorju ali se za građevinske svrhe mora oprati od morske vode odnosno odstraniti so. Klasiranja po krupnoći kod šljunka su česta pojava. Sl. 198. Šljunak  Pesak (sand S) - Pesak je sitnozrni nevezani materijal, zaobljenih zrna čiji prečnik varira između 0,05 mm i 2 mm. Stepen zaobljenosti zrna zavisi od dužine transporta i vrste stena, odnosno minerala. Prema veličini zrna razlikujemo krupnozrni pesak sa prečnikom zrna od 0,5 - 2 mm, srednjezrni pesak od 0,20 - 0,5 mm i sitnozrni pesak od 0,05 - 0,20 mm. Kao i ostali dugo transportovani klastični sedimenti, pesak je homogenog sastava. Najzastupljeniji minerali su kvarc i muskovit koji se javlja u sitnim, sjajnim ljuspicama. Osim pomenutih minerala u pesku se koncentrišu i zrna drugih otpornih minerala: cirkon, rutil, apatit, granat, magnetit, turmalin i dr. U nanosima koji nisu pretrpeli dug transport javljaju se i feldspati - uglavnom albit i ortoklas koji su delimično kaolinisani. Po načinu postanka pesak delimo na eolski, rečni, jezerski i marinski. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

148 /400

Eolski pesak nastaje radom vetra gde su komadi kvarca oštrijih ivica u odnosu na isti mineral stvoren radom vode. Rečni pesak nastaje u rekama sa umerenim tokom vode i u jezerima i morima gde nema jakih vodenih strujanja ili talasa. Pesak je česta stena koja se javlja u slojevima različite debljine. Pesak je beo, svetlosiv ili žućkast zbog prisustva raznih primesa (najčešće limonita). Pesak može biti obogaćen raznim korisnim mineralima. U njemu se mogu koncentrisati monacit, zlato, magnetit, ilmenit, granat, dijamanti itd. U našoj zemlji u nanosima Peka i Timoka ima samorodnog zlata. Kako su fragmenti stena ili mineralna zrna često prenošeni površinskim vodama, pri čemu može doći do njihovog rastvaranja, u pesku nalazimo uglavnom samo minerale otporne na hemijsko raspadanje. Tako su peskovi pretežno izgrađeni od kvarca, muskovita, granata, turmalina, eventualno nekih feldspata i sl. Dugi transport prouzrokuje zaobljenost zrna.

Sl.199. Pesak – „dunavac“

Pesak ima veliku primenu u građevinarstvu, livarskoj industriji i industriji stakla, služi za dobijanje pojedinih vrsta korisnih mineralnih sirovina. U građevinarstvu se najviše koristi za spravljanje maltera. Krupnozrniji se koriste za zidanje, a sitnozrniji za malterisanje. Za te potrebe najbolji je pesak Dunava, Drine, Morave i drugih većih reka. Pesak mora biti čist, bez prisustva značajnijih količina limonita, gline, prašine i organskih materija. Upravo pojedine od tih komponenti su vrlo često zastupljene u eolskim, jezerskimi prekvartarnim peskovima pa se oni ocenjuju kao nepovoljni. U livarskoj industriji pesak se koristi za kalupe. U industriji stakla su najstroži kriterijumi u pogledu mineralne zastupljenosti kvarca i čistoće. Pesak za proizvodnju stakla mora biti veoma čist i da sadrži preko 98% SiO2. Kvarcnog peska staklarca ima u Rgotini kod Zaječara (SiO2 ima preko 99,65%) i kod Valjeva, Mladenovca (Vlaško Polje) i dr., gde je debljina slojeva peska između 5 i 10 metara.  Alevrit - Alevrit (prah M) je nevezani sediment izgrađen od finih čestica veličine od 0,005 do 0,05 mm. Transportuje se vodom ili vetrom.U sastav praha ulaze čestice kvarca, feldspata,liskuna, karbonata, minerala glina i dr. U grupi alevrita najvažniji predstavnici su: nevezani Alevrit (prah M) i vezani Alevrolit. U ovu grupu stena spada i Les.  Mulj - je sitnozrni nevezani sediment, zasićen vodom, na dnu vodenih basena - reka, mora, jezera i okeana. Predstavlja početni stadijum u formiranju mnogih sedimentnih stena. Po prirodi sedimentecionog procesa, iz rastvora koji sadrži klastična zrna, zadnje se obaraju (talože) te sitne čestice koje daju mulj. U mineraloškom pogledu pretežno ga grade gline. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

149 /400

Sitne čestice mulja imaju veliku specifičnu povšrinu i za sebe vežu relativno veliku količinu vode. Pripada grupi stena sa najvećom ukupnom poroznošću koja iznosi i do 80%. Dijageneza mulja je dugotrajan proces. Prema nastanku može se izdvojiti nekoliko tipova: biogeni mulj, hemogeni mulj, terigeni mulj i vulkanogeni mulj. Sa druge strane u morskim basenima predstavlja sedimente koji sadrže 30-50% sitinih čestica, čiji je prečnik manji od 0,01 milimetra. Kad je navlažen u tečnom je stanju, kada se osuši prelazi u čvrsto stanje. Zbog toga, kao i velike poroznosti, velikih sleganja, nestabilnosti i slabeskoro nikakve nosivosti, mulj je izrazito slaba stena za fundiranje objekata. Veoma nepovoljan je u agregatu za beton i malterima. Nepovoljnost je u tome što mulj, ako ga ima, obavija zrna peska, šljunka, drobljenca i sprečava adheziju tj. povezivanje mineralnih zrna sa vezivom-cementom (velika potrošna cementa bez neke koristi). Prema našem standardu u krupnom agregatu za spravljanje betona može maksimalno biti 5% muljevitih sastojaka, u sitnom do 1%. U agregatu koji se dobija drobljenjem, muljevitih sastojaka sme biti više za 50% nego u prirodnom nedrobljenom materijalu, tj. (od 1,5 - 7,5%). Sl.200. Mulj – (Sava, Beograd)  POLUVEZANE STENE: Les, Crvenica, Glina, Lapor(ac),  Les - je peskovito-prašinasta stena, eolskog porekla. Stvara se u stepskim područjima sa bujnom, niskom vegetacijom (najčešće visokom travom) koja zaustavlja prašinu nošenu vetrom.U njegovoj građi dominantni minerali su kvarc (50-70%), feldspati i kaoliski minerali (10-20%), liskuni i kalcit (2-30%). Zrna krupnija od 0,1 mm učestvuju sa oko 20%, zrna veličine 0,1-0,02 mm sa oko 70% i zrna sitnija od 0,002 mm sa oko 10%. Les ima izraženu cevastu građu sa nizom vertikalnih šupljina. nastalih truljenjem biljaka koje su bile obložene prašinom. Zbog toga les lako propušta površinske vode koje cirkulišući kroz stenu, rastvaraju jedan deo kalcijum karbonata koga deponuju na dnu cevčica stvarajući konkrecije koje nazivamo lesnim lutkicama. Druga teksturna karakteristika je odsustvo jasno izražene slojevitosti. Stena je poluvezana, a vezivo je kalcitska komponenta. Poluvezana je, jer su kohezione sile među zrnima slabe, pa u slučaju njegovog dospeća u vodu, ili prodora vode u njega i provlažavanja, dolazi do gubljenja kohezije i razaranja primarne strukture lesa. Do toga dolazi i usled rastvorljivosti karbonatne komponente i delovanja kapilarnih napona. Fizičko-mehaničke karakteristike lesa su sledeće: - veličina čestica najčešće je u granicama 0,01-0,05 mm, - stepen ujednačenosti zrna U = d10/d60 je manji od 5, - zapreminska težina lesa u prirodno vlažnom stanju je 13,9-19,5 kN/m3, a u suvom stanju 11,5- 17,8 kN/m3. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

150 /400

Na naknadno provlažavanje je osetljiviji les manjih vrednosti zapreminske težine. Ima veliku ukupu poroznost, 30-50%. Koeficijent filtracije je veći u vertikalnom pravcu (K>10-5m/s) nego u horizontalnom. Les je prljavo žute boje, sa jasno izraženom makroporoznošću. Ukupna debljina lesa kod nas je do 140 m, u Kini do 400 m. Ima ga u Slavoniji, Mačvi, kao i u Višnjici (Beograd), Zemunu, Bačkoj i u Banatu, gde dostiže debljinu i do 140 m (na Titelskom bregu). U podinskoj zoni lesnih horizonata, u manjoj količini i duž pojedinih pukotina i kaverni po celoj debljini lesa, obrazuju se nagomilanja karbonatno-glinovitog sastava koja se nazivaju lesnim lutkicama. One sastavu najviše odgovaraju laporcima, najrazličitijih suoblika, pa su po tome i dobile naziv. Nastale su tako što voda, krećući se kroz les, rastvaraCaCO 3 komponentu iz lesa, a potom se ponovo karbonat istaložuje iz vode i očvršćava zajedno sa prašinasto-glinovitom komponentom. Les ima jedno vrlo važno i korisno svojstvo da je na obodima lesnih platoa, ili u iskopima, nagib kosina relativno stabilan i kada su one skoro vertikalne. Ustvari često su u lesu prisutne vertikalne pukotine koje potpomažu obrušavanju pojedinih blokova, zatim moguće je da dodje do naknadnog provlažavanja čime se stabilnost umanjuje. Pored toga bitna je dužina vremenskog perioda u kom se razmatra stabilnost prirodnih i veštačkih kosina, kao i stepen stabilnosti koji se zahteva. Les se koristi u industriji gradjevinkog materijala kao odličan materijal za izradu: cigle, blokova i crepa. Les je specifična sedimentna stena, prava arhiva prošlosti, kažu geolozi. Slojevi lesa poređani kao slojevi torte vrlo precizno čuvaju raspored ledenih doba i otopljavanja, a mineralni kvarc i feldspat u tom tlu su doslovno sačuvali informacije o osunčavanju na osnovu kojih možemo da rekonstruišemo klimu svakog perioda, dok su minerali gvožđa očuvali informacije o jačini i orijentaciji zemljinog magnetnog polja u prošlosti.

Sl. 201. Lesne naslage, Drmno, Kostolac

Sl. 202. Lesne naslage – Titelski breg, Srbija

Titelski breg je geomorfološki, ustvari lesna zaravan nastala navejavanjem lesa tokom pleistocena. Dugačka je 18 kilometara, a široka oko sedam i po. Nagnuta je ka jugoistoku, a iznad Tise se diže strmi odsek visine 60 metara. U njemu se zapaža šest smeđih zona, što ukazuje na to, da je zaravan formirana iz šest etapa. Breg je insteresantna forma, pošto je jedino uzvišenje u Bačkoj, koja je uglavnom ravnica. Najviša tačka mu je na 128 metara. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

151 /400

 Crvenica (ital. terra rossa) - je pelitska stena koja se javlja u područjima gde ima krečnjaka. Nastaje raspadanjem krečnjaka i odnošenjem karbonata gde i kad zaostaju oksidi i hidroksidi Fe, često i Al. Ime je dobila zbog karakteristične crvene boje koja potiče od povećanog sadržaja gvožđa. Uz okside i hidrokside gvožđa i minerala glina u ovim stenama koncentrišu se često i boksiti (sirovina za dobijanje aluminijuma). Crvenica je tzv. teško tlo, zbijeno, sa malohumusnih materija. Ali, crvenica lako upija i dugo zadržava vodu, što omogućuje biljkama da na njoj opstaju i tokom suvog, žarkog i dugog mediteranskog leta. Ovaj tip zemljišta nastaje rastvaranjem krečnjaka i dolomita i predstavlja njegov nerazgradivi ostatak. Formira se po dnu vrtača, uvala i kraških polja. Strukturu crvenica čini glina (čestice manje od 0,002 mm), sitniji i krupniji pesci (promera od 0,05 do 2 mm) i čestice praha.

Sl. 203. Crvenica – terra rossa u okolini Topole, Srbija Tera rosa je glinovita, mrvičaste strukture. Sadržaj humusa je oko 1-3%. Na višim nadmorskim visinama prelazi u gajnjače i podzole zahvaljujući porastu količine padavina. Crvenica je pogodna za gajenje vinove loze i voća (smokva, maslina i dr). U Srbiji tera rosa zahvata manje prostore u krečnjačkim terenima u području Zlatibora, Raškoj, Šumadiji (Stragari i Topola), zatim u Metohiji i istočoj Srbiji. U nekadašnjoj Jugoslaviji najveća nalazišta su bila u Crnoj Gori (Nikšić), Istri i Dalmaciji (boksiti Benkovac).  Glina (clay C) - je veoma značajna jer često izgrađuje teren na kome se grade objekti, a takođe ima veliki praktični značaj u industriji gradjevinskog materijala. Glina je plastični poluvezan sediment nastao dijagenezom mulja. Nastaje uglavnom raspadanjem primarnih alumosilikata. Ovaj pelitski materijal se vezuje isušivanjem ili istiskivanjem vode pod pritiskom gornjih slojeva. Glina predstavlja srednji stadijum u dijagenezi muljevitog materijala. Pod uticajem pritisaka ili intenzivnim isušivanjem glina gubi plastičnost i prelazi u čvrstu slojevitu stenu koja se naziva glinac. Prema vodećem mineralu koji gradi glinu naziva se kaolinitska, monmorionitska i ilitska. U glini često ima primesa i drugih minerala. Sporednim sastojcima u glinama smatramo zrna Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

152 /400

kvarca i, veoma retko, cirkona, apatita, granata i drugih. Gline često kao primese sadrže i hidrokside gvožđa, koji stenu pigmentišu (boje) crvenkasto, žuto, ili mrkocrveno. Često sadrže i organske supstance (naročito bitumiju), koje im daju tamnosivu, pa čak i crnu boju. Male količine mangana boje stenu zelenkasto. Te gline nazivamo “nečiste”.

Sl. 204. Glina -ležiše “Mladost”, Leskovac Pored mineraloške klasifikacije gline se često dele na: - kaolinitske ili vatrostalne gline, pretežno su izgrađene od kaolinita. Često nastaju i kao produkti raspadanja na mestu, u neposrednoj blizini matične stene (obično granita). Upotrebljavaju se u industriji porcelana i elektroporcelana, zatim u livačkoj industriji, kada moraju imati mali sadržaj gvožđa i visoku vatrostalnost; - monmorionitske gline, izgrađene su pretežno od monmorionita. Imaju jako izraženu osobinu bubrenja i apsorpcije organskih materija. Koriste se u industriji fine keramike, tekstilnoj industriji, livačkoj industriji, industriji šećera, itd; - Bentonitske gline su po sastavu monmorionitske gline, koje nastaju izmenama vulkanskog pepela - tufova. Za industrijske potrebe, bentonitske gline moraju imati bar 80% monmorionita; - uma, ili suknarska glina, takođe je monmorionitska glina. To je glina sa velikom sposobnošću za upijanje masti, i nekada je upotrebljavana u suknarstvu, po čemu je i dobila ime. Uma obično sadrži povećanu količinu magnezijuma i kalcijuma. Kao uma se koristila i svaka monmorionitska masna glina, uključujući i bentonite; - ilovače su nečiste gline koje sadrže pesak i kalcijum - karbonat. Upotrebljavaju se u ciglarskoj industriji, ako sastav glina nije strogo standardizovan. Peskovita ilovača je nečista glina sa velikim sadržajem peska, kao klastičnog komponenta; - laporovita glina, sadrži kalcijum – karbonat (CaCO3 u iznosu 5-15%). Prema mestu postanka gline se dele na rečne, barske, jezerske i marinske: - rečne gline su retke. Nastaju u rekama sa mirnim tokom. Debljina slojeva je mala, često sadrže primese kvarca; - barske gline se obično javljaju kako sočiva male debljine. Onečišćene su šljunkom, peskom i organskom materijom; - jezerske gline su slojevite i mogu biti znatno rasprostranjene. Sadržaj krupnije frakcije u glini raste prema obalskoj liniji. Ova ležišta daju dobre vatrostalne kaolinitske gline; Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

153 /400

- marinske gline stvaraju se u dubokomorskom i priobalnom regionu gde nema uticaja talasa. U priobalnom delu materijal je slabije sortiran. Slojevitost je česta, ali se marinske gline javljaju i kao sočiva. Dubokomorske gline obično imaju veliko horizontalno rasprostranjenje i ujednačen sastav; - šljunkovita ilovača (lednička glina) nastaje od najsitnijeg materijala koji nije transportovan vodom nego ledom. Sem pelitskih čestica u ovom sedimentu ima i krupnijeg detritusa, po čemu je dobila ime. Zbog kraćeg transporta i manjeg dejstva vode heterogenog je sastava, slična lesu. Ledničke gline nisu slojevite stene. Klasiranje materijala po krupnoći veoma je slabo; - crvenica ili terra rossa je pelitska stena koja se javlja u područjima gde ima krečnjaka. Ime je dobila zbog karakteristične crvene boje koja potiče od povećanog sadržaja gvožđa. Uz okside i hidrokside gvožđa i minerala glina u ovim stenama koncentrišu se često i boksiti (sirovina za dobijanje aluminijuma). Fizičko-mehanička svojstva glina su vrlo različita u zavisnosti od vodnofizičkih svojstava, u manjoj meri i zavisno od mineralne vrste. Zato su date orijentacione vrednosti dobijene na nekim uzorcima aluvijalne gline: - specifična težina oko 25-27 kN/m3; - zapreminska težina suvog uzorka oko 12-15 kN/m3, a prirodno vlažnog uzorka oko 16-20 kN/m3; - vlažnost uzorka u prirodnom stanju oko 16-51%, na granici tečenja oko 36-65%, - vlažnost uzorka na granici plastičnosti oko 22-39%; - kohezija 5-35 kN/m2; - ugao unutrašnjeg trenja φ = 15-250 ; - modul stišljivosti 5-10 MN/m2, - Ckd izmedju 1.000-3.000 kN/m2. Glina ima veliki praktični značaj u industriji gradjevinskog materijala. Glavna – polazna je sirovina za dobijanje giter blokova, crepa, cigle, keramičkih pločica. Takođe koristi se za isplaku pri bušenju i zaptivnom injektiranju stenskih masa u procesu poboljšanja svojstava stenskih masa - terena. Kako su fizičko-mehanička svojstva glina vrlo različita u zavisnosti od vodnofizičkih svojstava, na slojevima gline često se stvaraju klizišta koja mogu ugroziti sve građevinske objekte. Nosivost glina je izuzetno mala i ove stene podnose samo minimalna opterećenja. Zato se glinovita zemljišta pre gradnje trebaju elektrohemijski konsolidovati. Gline su stene, koje mogu, ako su čiste, predstavljati izvanredan materijal za industrijske potrebe. Koriste se kao sirovina za proizvodnju keramike i u vatrostalnoj industriji. Pojave ovakvih glina ima kod Aranđelovca. Sloj gline debeo je 3-11 metara i leži skoro horizontalno u pliocenskim sedimentima. Gline pripadaju kaolinitskom tipu, visoko su vatrostalne a rezerve su znatne. U ležištu Metriš u Istočnoj Srbiji osnovni mineral je kaolinit uz koji se javljaju kao primese kvarc, muskovit, biotit, rutil, cirkon i dr. Napomena: građenje i najsloženijih objekata je moguće i u lesu i u glini uz primenu svih tehničkih (stručnih) i zakonskih propisa. Važno je primeniti sve geotehničke zahteve i savesno i stručno “voditi” objekat! Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

154 /400

 Lapor(ac) (engl. marl, fr. marne, nem. mergel, rus. мергель) - je poluvezana mešana karbonatno-glinovita stena koja sadrži smesu od 20-80 % kalcita i 80-20 % siliciklastičnog materijala pelitnih dimenzija, pre svega minerala glina koji se istovremeno talože. Nastao je taloženjem u prostranim, mirnim i srazmerno dubokim morskim ili slatkovodnim sredinama. To su finozrne stene, uglavnom žućkaste, sivkaste, ili zelenkaste boje koje se obično javljaju u slojevima male debljine. Sa povećanjem udela kalcita povećava mu se i tvrdoća. Laporac se rastvara u hladnoj solnoj kiselini (rastvraju se njegovi kalcitni delovi). Laporac ima školjkast lom. Sadržaj gline u steni varira od 20 do 80%. Laporcem se smatra stena koja sadrži kalcit i 20‐80 % gline. Laporci sa manje od 20 % gline su kalcitom bogati laporci, a oni koji sadrže više od 80 % gline su glinoviti (glinom bogati) laporci, tj. postoji čitav niz prelaznih tipova od glinaca do krečnjaka, tabela 21. Tabela 21 Laporci su važna sirovina za proizvodnju cementa (35‐65% kalcita). Česti su litološki član fliša. Eksploatišu se u Beočinu, Paraćinu (kod Novog Popovca), Kosjeriću, Ralja kod Beograda itd., gde postoje i fabrike za proizvodnju cementa.

Naziv

Karbonati %

Gline %

glinci

<5%

> 95 %

laporoviti glinci

5 - 15 %

95 - 85 %

glinoviti laporac

15 - 35 %

85 - 65 %

laporci

35 - 65 %

65- 35 %

krečnjački laporci

65 - 75 %

35 - 25 %

laporoviti krečnjaci

75 - 95 %

25 - 5 %

krečnjaci

>95 %

<5%

Sl.205. Laporac, Rosan, Francuska

2 1 Sl. 206. Silikatni laporci kredne starosti, Saratovo, Rusija-1, 2-Naslage laporca, Beočin, Srbija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

155 /400

 VEZANE STENE: Breča, Konglometrar, Peščar, Alevrolit, Glinac, (Laporac)  Breča (lat. breccia – lomljeni kamen, engl. Breccia, franc. Brèche, nem. Breccie, rus. Брекчия) je stena koja nastaje cementovanjem uglaste do poluuglaste (nezaobljeni odlomci) stenske drobine većih od 2 (3) mm i cementa ili matriksa. Drobina može biti od istorodnih ili različitih stena. Breče pripadaju grupi klastičnih stena, podgrupi psefita. Kako je rečeno, breče nastaju vezivanjem ili cementacijom drobine nekim prirodnim vezivom (karbonatno, silicijumsko, gvožđevito i dr.), može biti doneto spolja, ali i da nastane delimičnim rastvaranjem samih fragmenata. - Klastično vezivo između zrna nazivamo matriks. - Neklastično vezivo nazivamo cement. Veličina fragmenata najčešće jako varira. Veličina fragmenata i odnos količine fragmenata prema vezivnoj masi su različiti. Pošto je osnovni materijal iz koga breče nastaju neklasiran po krupnoći (drobina), to su fragmenti breče obično vrlo različitih dimenzija. Uglatost je posedica kratkog transporta. Bbreče (vezane stene) su ekvivalenti drobini (nevezanim stenama). Podela breča vrši se i na osnovu sastava fragmenata, na: krečnjačke, dolomitske, mermerne, serpentinske, heterogene, itd. Kao i kod drobine, breča je pretežno homogenog sastava preovlađuje homogeni materijal, jer fragmenti od kojih je breča nastala nisu dugo transportovani.

Sl. 207. Breča: padinska, serpemtimska i mermerna Prema načinu postanka, odnosno prema geološkom procesu koji dovodi do fragmentisanja, breče delimo na: - padinske - kada su nastale od padinskog (siparskog) materijala; - obalske - nastale u priobalskim regionima mora ili jezera usled razornog dejstva talasa; - tektonske (kataklastične) - nastale drobljenjem materijala fragmentisanog na rasednim površima; - vulkanske (piroklastične) - nastale vezivanjem grubozrnog nezaobljenog vulkanoklastičnog materijala; - sedimentne ili intraformacijske breče nastaju tokom sedimentacije. - kontaktne – nastale lomljenjem okolnih stena ili perifernih partija plutona i potom zahvatanih magmom kod raznih vrsta intruzija. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

156 /400

Prelazni tip između breče i konglomerata naziva se brečokonglomerat. U brečama se, osim fragmenata stena, mogu naći i fragmenti skeleta i ljuštura organizama, a neke breče su sastavljene isključivo od takvih fragmenata. To su najčešće ljušture školjaka ili fragmenti kostiju. Takve breče, u kojima preovlađuju organski fragmenti, nazivaju se lumakelama. Prema načinu pojavljivanja, za breče se može reći da su u najvećem broju slučajeva neslojevite stene. Obično su masivne teksture, jer nisu stvarane u vodenoj sredini, nego najčešće na kopnu. Breče se lakše obrađuju nego konglomerati. U odnosu na drobinu predstavljaju povoljnu do vrlo povoljnu radnu sredinu i podlogu za građenje. U građevinarstvu breče imaju raznovrsnu primenukao građevinski i ukrasni kamen. Dobro vezane breče interesantnih boja, mogu biti upotrebljene kao arhitektonski kamen u dekorativne svrhe (za fasade, zidove, stepeništa, stubove, oblaganja, popločavanja...). Posebno je lepa i često u upotrebi je “Ropočevska breča” (selo Ropočevo kod Sopota, Mladenovac) sivo bele boje sa žuto sivim kalcitskim vezivom. Najpoznatija nalazišta breče su Ropočevo, okolina Dečana, Novi Pazar itd.  Konglomerat (lat. conglomerare - nagomilavati, engl. Conglomerate, franc. Conglomérat, nem. Konglomerat, rus. Конгломерат) je sedimentna stena izgrađena pretežno od zaobljenih odlomaka stena veličine preko 2 mm, koji su međusobno povezani. Konglomerat pripada grupi klastičnih stena, podgrupi psefita. Nastaje litifikacijom šljunka nekim od prirodnih veziva. Krupnoća valutaka i stepen zaobljavanja su kao kod šljunka (poluzaobljeni do dobro zaobljeni klasti). Veličina i oblik zrna zavisi od vrste i tvrdoći matične stene, kao i od dužini transporta. Eruptivne i masivne sedimentne stene daju sferična zrna, a tankoslojevite i škriljave stene spljoštena zrna. Konglomerati (vezane stene) su ekvivalenti šljunka (nevezane stene). Mogu biti homogenog ili heterogenog sastava. Homogeni konglomerati nazivaju se monomiktni, a heterogeni polimiktni. Češći su heterogeni konglomerati. Vezivna supstanca može biti različita – karbonatna, silicijumska,gvožđevita, laporovita, itd. Boja konglomerata zavisi kako od boje fragmenata tako i od vezivne supstance. Konglomerati mogu biti beli, sivi, šareni, crveni (kada su vezani gvožđevitim cementom). Sl.208. Konglomerat sa matriksom od oksida gvožđa. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

157 /400

Prema vrsti valutaka, razlikuju se kvarcni, dolomitski, krečnjački, heterogeni konglomerati… Po mestu postanka razlikujemo rečne i obalske konglomerate, dok se konglomerati vulkanskog porekla nazivaju aglomerati. Postoji i podela konglomerata prema sredini stvaranja, na kopnene, jezerske i marinske. Kopneni se stvaraju radom reka, vetra, lednika i vulkana. Glacijalni konglomerati nastaju radom leda i imaju i posebno ime – nazivaju se tiliti (nevezani - til). Oni sadrže valutke sa strijama – tragovima (brazdama) trenja o korito glečera. Jezerski i marinski konglomerati nastaju u jezerima, odnosno morima u njihovim priobalnim delovima. Konglomerati mogu biti i slojeviti i masivni. Ujednačenost krupnoće zrna uglavnom postoji, mada se javljaju i slučajevi kada sortiranosti nema (fanglomerati), naročito kod tilita. Sl. 209. Konglomerat-masivni Konglomerati se označavaju i prema geološkoj formaciji u kojoj leži, na primer crveni konglomerati u permu, ili verukano konglomerati i dr. Konglomerati se razlikuju prema udelu matriksa i udelu stabilnih valutaka otpornih prema trošenju. Stabilnim valutcima smatraju se valutci kvarca, rožnjaka i kvarcita. Fizička i mehanička svojstva breča i konglomerata su slična, a zavise od svojstava fragmenata i veziva. Krečnjačke breče i konglomerati čija je upotreba najveća među vezanim psefitnim stenama imaju gustoću između 2,6 i 2,72 g/cm3, zapreminsku masu između 2,6 i 2,7 g/cm3, a poroznost između 0,8 i 2% zapremine. Upijanje vode im je između 0,2 i 1% mase, a čvrstoća na pritisak između 100 i 200 MPa. Sl.210. Konglomerat sa ostacima školjki Konglomerati se teže obrađuju, pa im je građevinska upotreba manja nego kod breča. Ove stene se javljaju kao slojevi debljine i preko desetak metara. Ujednačenost valutaka uglavnom postoji mada ima konglomerata gde sortiranosti nema. Imaju ograničenu primenu, zavisno od sastava valutaka i cementa, stepena, načina vezivanja, stepena obradivosti itd. U odnosu na šljunkove konglomerati predstavljaju povoljnu podlogu i sredinu za građenje. Zahvaljujući često dobroj vezanosti, relativno se lako izvode, kako površinski, tako i podzemni radovi. Teškoće se javljaju kod varijeteta sa glinovitim vezivom i znatnom vodopropustljivošću. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

158 /400

Upotreba u građevinarstvu im je vrlo ograničena, jer se teško obrađuju i glačaju. Upotrebljavaju se kao lomljeni kamen ili kao materijal za izradu nasipa. Najpoznatija nalazišta konglomerata su Meteori, Grčka, Istočna Srbija, Sjenica, okolina Sarajeva, Istočna Hercegovina, u gornjem toku Drine i dr.

Sl. 211. Konglomerati, Meteori, Grčka  Peščari je klastična vezana stena veličine zrna 0,02 do 2,0 mm, podgrupa psamitoliti. To je, ustvari, pesak vezan (cementovan) nekim od prirodnih veziva. Po krupnoći i petrografskom sastavu zrna ne razlikuju se od peskova. Krupnoća zrna i stepen zaobljenosti variraju isto kao kod peska, te razlikujemo krupnozrne, srednjezrne i sitnozrne peščare. Prema mineraloškom sastavu, varijeteti peščara dobijaju nazive po preovladajućoj komponenti, na primer, kvarcni peščar, kalcitski, laporoviti, glinoviti, liskunski, glaukonitski, gvožđeviti (vezan hematitom ili limonitom), bituminozni i dr. Peščari imaju veliku raznovrsnost mineralnog i granulometrijskog sastava. Mogu sadržavati zrna šljunka, kao i sitne cestice dimenzija praha i gline koje čine cement ili matriks. S obzirom na količinu matriksa peščari se dele na: čiste peščare ili arenite (matriks < 15 %) i nečiste peščare ili grauvake (matriks > 15 %). Bitni sastojci peščara, kako je već rrečeno, su kvarc, feldspati i komadi stena, a sporedni liskuni, karbonati, minerali glina i teški minerali. Najvažniji sastojak skoro svih tipova peščara je kvarc. Najcešći tipovi peščara su: kvarcni peščar (pretežito zrna kvarca i malo matriksa), arkoze (zrna kvarca i felspata sa malo matriksa), grauvake (zrna kvarca, komadi stena i dosta matriksa) i kalkareniti ili krečnjački peščari. Boja peščara najčešće potiče od vezujućih supstanci, te zato može biti vrlo različita: svetlosiva, žuta, zelenkasta, mrkocrvena, crvena i dr. Čvrstoća na pritisak i druga fizičko-mehanička svojstva peščara veoma zavise od vrste i količine veziva kao i načina vezivanja. Najčvršći su kvarcni peščarisa silicijumskim (kvarcnim) vezivom, a najmekši (najslabiji) su peščari vezani glinovitim vezivom. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

159 /400

Čvrstoća na pritisak obično se kreće u rasponu od 60 do 120 MPa. Kod slabovezanih može pasti na 30 MPa, ali kod kvarcih peščara sa silicijumskim vezivom može dostići I 300 MPa. Inače, kod nas su u upotrebi najčešće krečnjački (vapnoviti) peščari sa kalcitskim vezivom, čija čvrstoća na pritisak najčešće iznosi 100-120 MPa. Zapreminska težina im je 22-27 KN/m3. Imaju poroznost u iznosu 0,3-17% što je znatno više nego kod magmatskih stena. Peščari se obično pojavljuju kao jasno uslojeni. Deblji slojevi (banci) često su razdvojeni tankim proslojcima gline, što dosta olakšava njihovu eksploataciju. Sl. 212. Slojevi peščara u sekvenci fliša, Ljig U zavisnosti od vrste veziva peščari mogu biti dobra do odlična podloga i radna sredina za građenje. Sa smanjenjem debljine slojeva smanjuje se pogodnost i ogratno. Primena im je različita. Najveću primenu imaju peščari sa karbonatnim vezivom zbog uslojenosti i lakoće vađenja, a i zbog lake obrade. Peščari, uopšte, imaju veliku primenu kao građevinski material, pa se rado koriste i za arhitektonske i građevinske radove. Mada se ne mogu glačati i polirati, mnogo se koriste za oblaganje zgrada, za izradu spomenika, pločnika, ivičnjaka, stepenika i dr. Peščari sa laporovitim, glinenim, limonitskim i drugim slabijim vezivom već posle kratkog vremena pokazuje tragove, mahom korastog raspadanja i krunjenja usled dejstva atmosferilija (posebno mraza). To se naročito odnosi na jače porozne peščare sa kapilarnom poroznošću.

Sl. 213. Peščar u građevinarstvu-građenje u i od peščara: Petra, Jordan i kuća-fasada Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

160 /400

Na uslove rada u ovim sedimentnima bitno utiče sklonost ka raspadanju i raskvašavanju. Najlakše se izvode radovi u slabo vezanim peščarima, a najteže u kvarcnim, kada je potrebna upotreba eksploziva. U građevinarstvu primena peščara je vrlo raznovrsna. Najviše se koristi za izradu dela kolovoznih konstrukcija, kao lomljeni kamen ili kao material za izradu nasipa, za ugrađivanje u temelje i dr., npr. crkva Sv. Marka u Beogradu izgrađena je od peščara koji u sebi sadrži ljuspice muskovita. U našoj zemlji peščari su dosta česta i upotrebljavana stena. Naročito je poznat peščar iz Belih Voda kod Kruševca (“Belovodski peščar”), zatim u okolini Beograda u Kijevu i Ripnju (krečnjački sa kalcijum-karbonatnim vezivom), Ostružnica kod Umke, okolina Ljiga i na mnogim drugim mestima.

Sl. 214. Slojeviti peščar, Ljig i peščar “grauvaka”>15% matriksa (kvarc, min. glina, feld)  Alevrolit je vezana sitnozrna klastična stena nastala dijagenezom – cementovanjem čestica praha. U njen sastav ulaze isti minerali koji su navedeni kod praha: kvarc, feldspat, liskun, karbonati, minerali glina. Vezivo u ovim stenama najčešće je karbonatno ili glinovito. Tekstura je slojevita. Boja je različita: smeđa - svetlo do mrkožuta, siva, bela. Alevroliti su slojevite stene, ali su slojevi male debljine, do 50-ak. santimetara. Po spoljnjem izgledu liče na peščare u koje često prelaze, sa povečanjem zrna klasta.

Sl. 215. Alevroliti Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

161 /400

Primena alevrolita u građevinarstvu je ograničena. Slojevi veće debljine mogu se koristiti kao građevinski kamen, ili za izradu kamenih ploča. Veće pojave su zapažene u istočnoj Srbiji.  Glinac je dijagenetski očvrsla glina. Po pravilu je slojevite teksture. Lako se raspada pod dejstvom površinskih uticaja. To je očvrsla glina.

Sl.216. Glinac – sivi i svetliji (beli)  Laporac – obrađen kao poluvezana stena Lapor(ac) iako je vezana stena, tj. on je očvrsli lapor- obrađen u delu o laporu. 3.4.4.2. Neklastične hemijske i biogene sedimentne stene (krečnjak, dolomit, siga (bigar), gips (sadra), travertin, mermerni oniks, rožnjac, dijatomej)  Hemijske sedimentne stene Nastaju hemijskim taloženjem materijala otopljenog u morskoj ili jezerskoj vodi. Najčešći hemijski sedimenti su evaporiti - nastaju pretežno u plitkim i poluzatvorenim bazenima (npr. morske lagune) u uslovima suve klime. Isparavanjem (evaporacijom) morske vode povećava se koncentracija soli otopljenih u njoj te dolazi do taloženja niza minerala iz tako prezasićenog rastvora - taloži se: halit NaCl, gips CaSO4 x 2 H2O... U hemijske sedimentne stene ubrajaju se i karbonatne stene koje se talože u pećinama – sige (bigar), i stene nastale u kraškim rekama – gips (sadra). Najveću grupu čine karbonatni sedimenti, koji su vrlo zastupljeni u izgradnji Zemljine kore. U okviru njih preovladjuju krečnjaci koji po načinu postanka mogu biti hemijski, klastični i organogeni. S obzirom na hemijski sastav bitnih petrogenih minerala i organskih sastojaka i način njihovog izlučivanja i kristalizacije, dele se na karbonatne (krečnjanci, dolomiti), evaporitne (anhidrit, gips) i silicijumske (čert, radiolarit, dijatomit) sedimentne stene.


162 /400

Krečnjaci su karbonatne sedimentne stene pretežno organskog, a u manjoj meri i anorganskog porekla. Preovladavajući sastojak u njima je mineral kalcit. Nastali su litifikacijom ili okamenjavanjem kalcitnih taloga sastavljenih od anorganskih delova organizama i kalcitnog mulja. Kada istaloženi materijal predstavlja akumulaciju anorganskih delova ljuštura i skeletnog detritusa, nazivamo ih organogenima. Obično ih nazivamo prema najviše zastupljenim fosilnim ostacima, na primer: koralni krečnjaci (po sadržaju skeleta korala), foraminiferski krečnjaci (po foraminiferama), litotamnijski krečnjaci (po algi litotamnijum), rudistni krečnjaci (po ostacima i detritusu rudista) itd. Krečnjaci se, po mestu nastanka, dele na morske ili marinske, slatkovodne (jezerske i rečne) i kopnene ili terigene. Sl. 217. Krečnjak Od terigenih krečnjaka spomenućemo bigar (sedra) i travertin. Bigar (sedra) je sunđerasti, izrazito šupljikav, porozan, mek i drobljiv krečnjak. Nastaje na slapovima kraških reka i jezera izlučivanjem kalcita na listovima mahovina, modrozelenih algi i vodenom bilju. Travertin je čvrsto litifikovani, šupljikavi i ćelijasto građen slojeviti krečnjak. Nastao je pretežno anorganskim izlučivanjem kalcita iz toplih voda oko termalnih izvora i gejzira. Dolomiti su mineral i organogena sedimentna stena izgrađena gotovo u potpunosti od istoimenog minerala, nastala taloženjem otopljenog kalcijum karbonata (CaCO3) i magnezijum karbonata (MgCO3) u vodi, a može nastati i prekristalizacijom krečnjaka pod uticajem magnezijumskih soli. Pri dolomitizaciji nastaju idiomorfno kristalizovani romboedri dlomita. Po svom postanku, dolomiti mogu biti: - ranodijagenetski, singenetski ili sinsedimentacijski, kad se dolomitizacija vrši u nevezanim, nelitifikovanim talozima i - kasnodijagenetski ili postsedimentacijski, kad se dolomitizacija vrši u već očvrslim krečnjacima. Postoje postepeni prelazi od čistog krečnjaka, preko dolomitizovanih krečnjaka do čistog dolomita. Fizička svojstva su mu jako slična fizičkim svojstvima kalcita, ali se mogu prepoznati po tome što dolomit ne reaguje sa 3%-tnom hlorovodičnom kiselinom. Boja karbonatnih sedimentnih stena zavisi od prisutnosti pigmenata. Oni su, pak, zavisni od oksidacijsko-redukcijskim uslovima sedimentacijske sredine kao i od singenetskim i postgenetskim procesima. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

163 /400

Glavni pigmenti karbonatnih sedimentnih stena su: - organogena, bituminozna supstanca koja stenu boji različitim nijansama sive i smeđe do crne boje; - hematit, koji stenu boji različitim nijansama ružičaste i crvene boje; - limonitna supstanca, koja stenu boji različitim nijansama žute do smeđe boje. Kako je bituminozna supstanca nepostojan pigment, pa se krečnjaci obojeni njome ne upotrebljavaju u eksterijeru, već samo za oblaganje u enterijerima. Uz kalcit i dolomit kao glavne minerale, karbonatne stene sadrže i druge sastojke, od kojih se posebna pažnja treba posvetiti onima koji su štetni. To su pre svega sulfidni minerali pirit i markazit, minerali glina, proslojci, sočiva i kvrge opalnog kalcedonskog čerta. Upotreba karbonatnih sedimentnih stena kao prirodnog kamena zavisi od njihovih tehničkih, odnosno fizičko-mehaničkim svojstvima kao i od klimatskoj otpornosti. Neke od njih, ako su nepostojane boje, upotrebljavaju se jedino za oblaganje enterijera, a druge, ako nisu otporne na habanje, samo za oblaganje vertikalnih površina. Karbonatne sedimentne stene ugrađene na pročeljima zgrada, odnosno u eksterijere, izložene su delovanju agenasa klime, te na površini patiniraju, u prvom redu od otpadnih produkata sagorevanja čvrstih goriva, čime je površina kamena izgubila svoju dekorativnost. Pored toga, karbonatne sedimentne stene, pod delovanjem urbane atmosfere i kiselih kiša, na površini se pretvaraju u kalcijum sulfat. Nastaju gnezda praškastog gipsa koja su na površini redovno maskirana čvršćim koricama, što predstavlja ozbiljna oštećenja. Površine pročelja zgrada izložene čestim udarima i mlazovima kiša redovno su svetlije, čišće, bez veće količine spomenutih proizvoda urbane atmosfere. Karbonatne sirovine su jedna od najznačajnijih nemetaličnih mineralnih sirovina, sa veoma širokim spektrom primene u najrazličitijim industrijskim granama. I pored toga što se ove sirovine koriste od daleke praistorije, nove oblasti njihove primene se i dalje otkrivaju. Primena karbonata ima široki spektar, kako u građevinskoj, tako i u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji: - Agregat u građevinarstvu, - Poljoprivreda, - Hemijska industrija, - Proizvodnja cementa i kreča, - Vatrostalni materijali, - Industrija stakla, - Metalurgija, - Punila, - Ekologija – desulfurizacija, - Juvelirske sirovine .... Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

164 /400

 Krečnjaci su sedimentne stene izgrađene od kalcijum karbonata (CaCO3). Krečnjaci su najrasprostranjenije karbonatne stene i jedne od najrasprostranjenijih sedimentnih stena uopšte. Sastavljeni su od kalcita ali su retko sasvim čisti. Obično sadrže hemijske primese gvožđa, mangana i magnezijuma, zatim primese gline, zrna peska, organsku materiju i dr. To su jedre stene kristalaste strukture, neravnog ili školjkastog preloma. Javljaju se u obliku: slojeva različite debljine (tankopločasti do bankoviti) ili kao masivne stene. Boja im je različita - zavisno od sastava odnosno primesa: bela, siva, crvena, mrkocrvena, crna, smeđa, mrkožuta, zelenkasta. Po poreklu mogu biti: organogeni (organsko poreklo), hemijski, pretaloženi. Krečnjaci mogu nastati na više načina: - kao hemijski sedimenti, - kao organogeni sedimenti, kada nastaju uz aktivno učešće živih organizama i najzad, - kao rezultat mehaničkog raspadanja i pretaložavanja ranije stvorenih krečnjaka. Kao hemijski talozi stvaraju se i tzv. litografski škriljci (kriptokristalasti jasno uslojeni krečnjaci), krečnjaci sonih ležišta i uz manje ili veće učešće organizama, sprudni alohtoni krečnjaci (direktno izlučivanje karbonata iz morske vode). Organogeni krečnjaci redovno sadrže ostatke fosila u čiju ljušturu je ugrađivan kalcijumkarbonat. Ime dobijaju prema karakterističnom fosilu: foraminiferski, cefalopodski, brahiopodski, rudistni, litotamnijski itd. Krečnjaci najčešće imaju primesa na osnovu kojih se dele na: bituminozne (sa organskim materijama), siliciozne (sa SiO2), gvožđevite, manganovite, glinovite, laporovite, itd. Podela krečnjaka prema sadržaju primesa: - Glinoviti (do 5 % gline), - Laporoviti ( 5-25 % gline), - Gvožđeviti (sa oksidima gvožđa) - crvenkaste boje, - Dolomitični (sa oko 40 % minerala dolomita), - Siliciozni (sa sadržajem SiO2), - Peskoviti (sa sadržajem peskovite komponente), - Bituminozni (sa organskom materijom) i - Manganoviti (sa sadržajem mangana). Upotreba krečnjaka je vrlo velika i raznovrsna: - Građevinarstvo: zidanje, proizvodnju kreča, izrada agređata za beton, asfalt, izrada nasipa, tampona u putogradnji, drenažnih rovova, itd., - Arhitekturi - ukrasni kamen, oblaganje, spomenike, popločavanje platoa, fasada... - Industriji gvožđa i čelika - kao topitelj, - Poljoprivredi, - Hemijskoj industriji i industriji šećera visoke čistoće - 95 % CaCO3 Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

165 /400

Sl. 218. Krečnjaci u Srbiji- kamenolom krečnjaka: dobro formiran i malo lošije Ležišta krečnjaka u Srbiji: - Sirovina za kreč: Jelen Do, Kaona, Zagrađe; - Sirovina za cement: Mutalj, Suva Vrela i Godljevo, Čokoće; - Sirovina za staklo: Plana; - Sirovina za punilo i dr.: Jazovik. Ostalla nalazišta i upotreba: Dinaridi, Istočna i Zapadna Srbija, veliki broj kamenoloma. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

166 /400

 Dolomiti su karbonatne sedimentne stene izgrađene od minerala dolomita i kalcita. Čisti dolomiti sadrže 45 % MgCO3, ali su retki. Slični su krečnjacima od kojih se razlikuju jer ne reaguju sa hladnom HCl. Nastaju najčešće metasomatskim putem, delovanjem magnezijumom bogatih rastvora na krečnjake, ali i kao hemijski sedimenti direktnim taloženjem iz rastvora. Struktura im je kristalasta, a tekstura slojevita ili masivna. Boja im je mlečnobela i siva. Dolomiti kao i krečnjaci najčešće imaju primese na osnovu kojih se dele na: bituminozne (sa organskim materijama), siliciozne (sa SiO2), gvožđevite, manganovite, glinovite, laporovite, itd.

Sl. 219. Dolomit- nalazište i primena Dolomitne stene su jedne od najčešćih sedimentnih stena (čak 10% svih sedimentnih stena su dolomiti), koje se pojavljuju od prekambrija do kenozoika, ali retko i teško ih je naći u recentnom okruženju. Međutim, laboratorijskom sintezom dolomit se dobija na temperaturama većim od 100 °C, u uslovima tipičnim za ukopavanje sedimentnih bazena što je u suprotnosti sa geološkim dokazima koji upućuju da se formirao pri niskotemperaturnim uslovima. Izgleda da visoka temperatura ubrzava kretanje kalcijumovih i magnezijumovih jona tako da pronađu svoje mesto u uređenoj strukturi u razumnom vremenu. To upućuje na zaključak da je manjak dolomita koji bi se trebao formirati danas posledica kinematičih faktora, tj. ne može se uočiti formiranje dolomita jer se taj proces odvija presporo da bismo ga mogli uočiti. Recentni dolomit se pojavljuje kao sedimentni mineral u posebnim uslovima današnje Zemljine površine. U periodu 1950-1960.god., nađeno je da se formira u visoko slanim jezerima Kurong (Coorong) regiona u južnoj Australiji.


167 /400

Istraživanjima je nađena moderna dolomitna formacija pod anaerobim uslovima u veoma zasićenoj slanoj laguni duž obale Rio de Janeira u Brazilu, tzv. Lagoa Vermelha i Brejo do Espinho. Dolomiti koriste se kao i krečnjaci u gradjevinarstvu, hemijskoj industriji i poljoprivredi, ali u manjoj meri. Koriste se kao ukrasni kamen, kao sirovina za proizvodnju cementa (kao šljunak) u građevinarstvu i kao izvor magnezijum-oksida, pa i elementarnog magnezijuma. Samleveni dolomit se koristi i kao materijal u proizvodnji keramike. Može biti nosilac nafte. U dolomitima se mogu naći rude metala, kao što su cink, olovo i bakar. U hortikulturi se koristi dolomit ili dolomitični krečnjak koji se dodaju tlu kako bi se smanjila (redukovala) kiselost tla. Ležišta dolomita u srbiji: - Dinaridi: Lokve (Gradac), Đakovo, okolina Valjeva i Loznice, Zlatiboru (Braneško polje), - SMM: Gradac-Straževica (Batočina) i Jošanički Prnjavor, - Karpato-Balkanidi: Mirovo (Goleš), Izvor kod Bosilegrada....  Bigar ili siga je sedimentna stena i pripada grupi karbonatnih stena koja nastaje oko hladnih slatkih voda sa sadržajem bikarbonata gde je vegetacija bujna. Biljke iz vode bogate kalcijum bikarbonatom apsorbuju CO2, a oko njih se taloži CaCO3 i oblaže ih. To se događa na mestima gde vodeni tok gubi kinetičku energiju ili zbog neke prepreke (vodeno bilje i grane) ili zbog smanjenja nagiba. Truljenjem biljaka, slično kao kod lesa, nastaje šupljikava stena koju zovemo siga (bigar) i karbonatni tuf.

Sl.220 . Bigar, okolina Ljiga i Pamukale, Turska Karakteristačna je zbog šupljikavosti. Struktura je kriptokristalasta - neslojevita stena, pupljikave teksture. Šupljikava tekstura javlja se zbog toga što se kalcit taloži oko biljaka, a nakon njihovog izumiranja zaostaju šupljine. Znatno je mekša i poroznija od travertina, i obično se formira u obliku masivnih stenskih masa. Bigar je monomineralna stena, što znači da je izgrađena od samo jednog minerala - kalcita. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

168 /400

Kada je kompaktna i trakaste građe, naziva se travertin. Prema mestu nastanka, siga može biti: - jezerska, - rečna, - izvorska. Upotrebljava se u građevinarstvu i arhitekturi. Dobar je građevinski materijal, lako se obrađuje, lagan je, dobar zvučni i termoizolator i intenzivno je korišćen u izgradnji srpskih srednjovekovnih manastira. Ima ga u okolini Jagodine, u selu Brasina kod Loznice, izvornom delu reke Ljig, kod Niške Banje, Istočna Srbija (Panjevac i dr.), Jugozapadna Srbija.

Sl. 221. Bigar, okolina Ljiga

 Travertin Stena slična bigru, ali nešto kompaktnija i trakaste građe naziva se travertin. Može biti raznih boja i veoma je interesantan kao arhitektonski kamen. Travertin je čvrsto litifikovani, šupljikavi i ćelijasto građen slojeviti krečnjak. Nastao je pretežno anorganskim izlučivanjem kalcita iz toplih voda oko termalnih izvora i gejzira.

Sl. 222. Travertin Ležišta travertina i mermernog oniksa u srbiji: Lozovik, Sijarinska banja, Pećka banja... Stalaktiti i stalagmiti - pripadaju ovoj grupi stena. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

169 /400

 Mermerni oniks nastaje oko toplih i hladnih izvora, izlučivanjem iz voda bogatih kalcijum bikarbonatom Ca(HCO3)2. Izgrađen je od kalcita ili aragonita, strukture često makrokristalaste, a trakaste teksture. Različitih boja u zavisnosti od primesa, u tanjim pločama je proziran. Zbog ovakvih karakteristika veoma je cenjen materijal za oblaganje ili izradu dekorativnih predmeta. Mermerni oniks je slična bigru i često sa njim udružen. Sastav: kalcit, ređe aragonit + primese koje daju boju. Boja im je različita: žuta (kao ćilibar), cvrenkasta, roze, bela, žutozelena i dr. Ima ga u selu Banjica kod Peći, na Venčacu, i oko gejzira kod Sijarinske Banje.

Sl. 223. Mermerni oniks, Sijarinska banja


170 /400

 Organogene sedimentne stene Organogene sedimentne stene nastaju taloženjem ostataka životinjskog i biljnog sveta. Stene nastale sedimentacijom skeleta i ljuštura mikro ili makroorganizama zovu se „zoogeni sedimenti“, a stene nastale sedimentacijom ostataka biljaka (stabala, grana, lišća i drugih delova i sastojaka biljaka) zovu se „fitogeni sedimenti“. Od zoogenih sedimenata najvažniji su krečnjaci i dolomiti. Ovoj grupi stena pripadaju i pisaća kreda, dijatomejska zemlja, silicijski sedimenti (rožnaci) itd. U organogene (fitogene) sedimente takođe spada ugalj, a delimično i nafta i asfalt, ali o ovim stenama neće biti reči jer se one detaljno proučavaju u nauci o kaustobiolitima.  Dijatomejska zemlja Dijatomejska zemlja je zemljasta, vrlo porozna sitnozrna stena izgrađena pretežno od skeleta dijatomeja (Ljusture algi – dijatomeje) sastavljenih od opalske silicijumske materije biohemijskog karaktera. Odlikuje se izvanredno malom zapreminskom težinom (0,15-0,9 g/cm³), visokim apsorpcionim svojstvima, malom provodljivošću toplote i elektriciteta, kao i otpornošću prema hemikalijama. Naslage dijatomejske zemlje stvaraju se u morima i jezerima. Biogeni – dijatomejske zemlje (dijatomiti) - formiraju se u sedimentima siromašnim jezerima u višim geografskim širinama (prim. Bajkalsko jezero) organizmi čiji su skeleti izgrađeni od opala – dijatomeje: marinski i nemarinski fitoplankton. Najvažnija karakteristika dijatomejske zemlje je ogromna moć upijanja i apsorpcije, pa se zato koristi za filtriranje voda, pića, ulja, i raznih hemikalija, kao abraziv (paste za zube, poliranje metala), mehanički insekticid, absorbent za tekućine (npr. za kućne ljubimce), u industriji dinamita. Dijatomejska zemlja je kao insekticid najkorištenija u čuvanju uskladištenih poljoprivrednih proizvoda (poput žitarica u silosima).

Sl. 224. Dijatomejska zemlja - primena Dijatomejska zemlja - silicijska stena biohemijskog karaktera nalazi se na površinskom kopu - Lazarevac selo Baroševac na polju “B“. Javlja se u vidu jednog kontinualnog sloja, na površini od oko 1 km2. Ležište ima izdužen oblik. Dijatomejska zemlja se javlja u vidu jednog sloja debljine od 0,20 do 0,30 m. Materijal za stvaranje ovog ležišta dali su skeleti izumrlih algi dijatomeja. Starost ovog ležišta dijatomejske zemlje određena je kao gornje pontijska. Čista dijatomejska zemlja je bele boje. To je organogena stena koja pretežno sadrži skelete jednoćelijskih algi dijatomeja. Najvažnija komponenta je SiO 2, dok ostatak čine razne primese oksida gvožđa, kalcijuma i magnezijum karbonata. Ukupne rezerve dijatomejske zemlje iznose negde oko milion tona. Obzirom na nesagorljivost i nizak Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

171 /400

koeficijent toplotne provodljivosti, ovaj materijal prestavlja najstariji termoizolacioni materijal. Osušena i samlevena dijatomejska zemlja upotrebljava se kao termoizolaciono brašno i kao sredstvo za filtriranje. Ima široku primenu: u industriji hartije, boja i lakova, za izradu nezapaljivih pasta, hidroizolacionih materijala, azotnih đubriva, plastičnih masa, za izolaciju od zvuka i toplote, kao absorbens, za dobijanje vodenog stakla, emajla, glazura, dodaje se cementu da bi beton bio otporan na promene temperature i dodaje se nitroglicerinu u proizvodnji eksploziva.

Sl. 225. Dijatomejska zemlja  Pisaća kreda je meki, beli, porozan oblik krečnjaka koji se sastoji od minerala kalcita (CaCO3). Kreda je karbonatni sediment izgrađen od mikroskopski sitnih ljušturica foraminifera, istaloženih u morima ili slatkim jezerima.To je bela, jako porozna, higroskopna stena. Najveće pojave formirane su u periodu krede koji je tako i dobio ime. Relativno je otporna na eroziju. Čista kreda se tradicionalno koristi kao materijal za pisanje (školske table, krojačke radionice), iako se danas češće koriste zamene (gips, talk). Za slikanje se može koristiti čista ili kreda pomešana sa mastima (masne bojice). Kreda se (umesto magnezijuma) koristi radi sigurnijeg udarca ili hvata u bilijaru, gimnastici, dizanju tegova, bacačkim atletskim disciplinama, alpinizmu itd. Kreda se nekad dodaje kiselom zemljištu da bi poboljšala njegov kvalitet. Kod nas je malo rasprostranjena i lošeg kvaliteta. Tercijarne je starosti i stvarana u jezerskim basenima u okolini Užica i Kragujevca. Sl. 226. Školska kreda – masne kredne boje Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

172 /400

 Rožnjac - vrlo opšti termin za sitnozrnasti silicijumski sediment anorganskog, biohemijskog, biogenog, vulkanskog ili hidrotermalnog porekla. Rožnac je stena izgrađena od SiO2 minerala. Nastaje najčešće u vreme submarinskih izlivanja bazične ili intermedijarne lave. Tom prilikom se oslobađa izvesna količina slobodnog SiO2, koji biva istaložen iz rastvora kao pravi hemijski sediment ili biva ugrađen u ljušture nekih organizama (radiolarija ili silicispongija), pa se taloži po njihovom izumiranju. U početku to je opalska stena, ali zbog nestabilnosti, opal vremenom prekristališe u kalcedon i kvarc. Struktura rožnaca, prema tome, varira od amorfne do mikrokristalaste, dok je tekstura masivna. Boje su veoma raznovrsne, mada najčešće srećemo crvene ili zelene, ređe šarene. Zbog načina postanka, pojavljuju se kao proslojci i sočiva unutar submarinskih vulkanita, sa kojima grade dve značajne vulkanogeno-sedimentne serije: “porfirit-rožnačku" (trijaske starosti) i “dijabaz-rožnačku" (formiranu tokom jure). Rožnjac je: - gusta, vrlo tvrda stena, konkoidalnog (nepravilnog) loma i - različito obojen zavisno od nečistoća (primesa) koje ulaze u njegov sastav. Sl. 227. Uzorak rožnjaca karakterističnog nepravilnog loma

Sl.228. Jasper - crveni varijetet rožnjaca (primese železa). Genetske skupine rožnjaka su: uslojeni, nodularni Uslojeni rožnjaci: - nastaju transformacijom iz silicijumskih muljeva, - silicijumski muljevi.  akumuliraju se na okeanskim dnima u područjima velike organske produktivnosti u pripovršinskim vodama: - radiolarijski (ekvatorijalna područja), - dijatomejski (polarna područja).  uglavnom se akumuliraju u abisalnim područjima gde dubina premašuje CCD, Sl.229. Uslojeni rožnjac  OCD - opalna kompenzacijska dubina - dubina rapidnog porasta otapanja silike, a nalazi se na oko 6.000 m dubine,zbog otapanja tokom taloženja samo mali postotak radiolarija i dijatomeja dospe do dna i gradi sediment.


173 /400

 Evaporitni hemijski krečnjaci: gips, anhidrit, halit Evaporiti - sedimentne stene koje nastaju hemijskim izlučivanjem iz visokokoncentrisanih vodenih rastvora usled evaporacije ili isparavanja vode. Nastaju pretežno u plitkim i poluzatvorenim bazenima (npr. morske lagune) u uslovima suve i tople klime. Isparavanjem (evaporacijom) morske vode povećava se koncentracija soli otopljenih u njoj te dolazi do taloženja niza minerala iz tako prezasićenog rastvora - taloži se: halit NaCl, gips CaSO4 x 2 H2O.... Za njihovu kristalizaciju nužno je višestruko brže isparavanje od dotoka vode. U ovu grupu hemijskih sedimentnih stena spadaju karbonati, anhidrit, gips i različite soli. Stene su slojevite građe i kristalaste strukture. Obično su različito obojene od primesa prirodnih pigmenata. Evaporitne sedimentne stene kao prirodni kamen nemaju poseban značaj, osim belog kristalastog gipsa - alabastera koji se upotrebljava u vajarstvu i nešto malo u građevinarstvu.  Uslovi postanka: - aridna klima (suva i topla), - isparavanje vode višestruko brže od dotoka vode.

Sl.230. Jedan od uslova postanka evaporita Sl. 231. Tok nastanka evaporita iz slane vode  Najčešći evaporitni minerali: Tabela 22

Mineral Gips Anhidrit Halit Silvit Carnallit Kainit Kieserit

Hemijska formula CaSO4 x 2H2O CaSO4 NaCl KCl KMgCl3 x 6H2O MgSO4 x KCl x 3H2O MgSO4 x H2O


174 /400

 Evaporitne naslage i okolina: • Debele evaporitne sukcesije mogu dostići debljinu preko 1.000 m zapunjavajudi velike intrakratonske bazene (prim. Zechstein bazen u SZ Evropi), ili se izmenjuju sa neevaporitnim sedimentima (krečnjacima, laporcima) na stabilnim platformama ili šelfovima • Mrtvo more – prirodni (moderni) primer precipitacije soli • Cikličnost: - česta osobina evaporitnih sedimenata: ciklus: gips-anhidrit →halit →K,Mg hloridi i sulfati • Modeli taloženja evaporita: - subakvatska precipitacija - jednostavan proces “evaporacijska zdela” - subaerska precipitacija • Mesta formiranja minerala: - blizu kontakta voda-vazduh, - na površini sedimenta (pridneni rast). • Dubina vode i dimenzije vodenih tela: - od plitkovodnih do dubokovodnih okoliša - od malih (jezera/lagune) do velikih vodenih tela (intrakratonski/riftni bazeni) • Marinski uslovi (okruženje): - barijera koja omogućava postizanje visokog saliniteta, - periodičko nadopunjavanje saline, - u geološkoj prošlosti evaporiti su podvodno taloženi u šelfnim lagunama iza peščanih barijera i grebena, na platformama, kao i na dubokim dnima zatvorenih bazena, - subakvatski precipitisani evaporiti imaju karakteristične kristalne forme, strukture i obiležja slojeva.

Sl. 232. Taložni uslovi nastanka evaporita: A-marinski šelfovi/lagune; B-zatvoreni bazeni.

Sl.233. Sredina subaerske precipitacije-“Slana tava” Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

175 /400

Sl. 234. Debljina pojedinih soli nastalih u istom vremenskom intervalu. Sl. 235. Debljina soli nastale potpunim isušivanjem od 1 km visokog stuba morske vode.  Gips i anhidrit Tabela 23

 Mesto precipitacije: - na površini Zemlje, - podvodno u plitkoj i dubokoj vodi i - subaerski u obalnim i kopnenim sabkhama. • Na dubinama većim od nekoliko stotina metara sav CaSO4 prisutan je u obliku anhidrita, a kod izdizanja anhidrit prelazi u gips (sekundarni gips), • Stabilna faza određena je aktivnošdu vode (sobzirom na salinitet) i temperaturom, • Gips i anhidrit sadrže prepoznatljive strukture i teksture i osetljivi su na zamene, rekristalizacije i otapanje, • Struktura gipsa i anhidrita značajno varira zavisno od okoline precipitacije i istorije dijageneze.  Pustinjska ruža - gips nastao precipitacijom unutar sedimenata kopnenih sabkhi - intenzivna evaporacija →povećanje koncentracije pornih voda u sabkhi i - (salinitet oko 260%o) → gipsni kristali zamenjuju se anhidritom. Sl.236. Gips- „pustinjska ruža“, Tunis Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

176 /400 100% prvobitne zapremine vode smanjivanje zapremine vode 30% prvobitne zapremine vode 10% prvobitne zapremine vode 6% prvobitne zapremine vode

Sl. 237. Redosled izlučivanja taloga evaporitnih sedimentnih stena Halit - glavni sastojak velikih evaporitnih bazenskih taloga i glavni evaporitni mineral u recentnim slanim jezerima i “slanim travama” (saline pan). Struktura i karakteristike slojeva zavise od okoline (mesta) taloženja: - podvodno u permanentnom vodenom telu, - saline pan sa ponavljanjem ciklusa poplavljivanja i desikacije. Halit taložen u dubljoj vodi (ispod talasne baze) je dobro uslojen i laminiran.  Gips - je sulfat kalcijuma sa vodom - CaSO4 x 2H2O. Kristališe monoklinički i pri povoljnim uslovima daje vrlo lepe kristale, često blizance. Boje je bele ili je providan i bezbojan sa staklastim sjajem, savršene cepljivosti i male tvrdoće – 2, a gustoća mu je oko 2,4 g/cm3. Sitnozrni agregati gipsa, bele boje nazivaju se alabaster. Zagrevanjem gubi vodu ali je lako prima nazad. Prirodni gips- ležišta gipsa redovno se pojavljuju uz ležišta anhidrita (CaSO4), budući da nastaju u sličnim uslovima. Sl. 238. Gips Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

177 /400

Prema načinu postanku razlikuju se tri tipa ležišta: - sedimentna (koja su najčešća), - infiltracijska (malo ređa) i - metasomatska (vrlo su retka).  Sedimentna ležišta nastaju porastom koncentracije kalcijum sulfata otopljenog u morima i jezerima - evaporacijom vode (vidi: Evaporiti - sedimentne stene).  Infiltracijska ležišta gipsa nastaju hidratacijom već nastalih naslaga anhidrita delovanjem pornih voda, na dubinama do približno 1.000 m. I ovde je moguć prelaz gipsa u anhidrit procesom dehidratacije, koji se odvija na dubinama većim od 1.000 m zbog povišenih temperatura. Sedimentna i infiltracijska ležišta gipsa obično su permske starosti a nastaju u velikim sedimentnim bazenima zbog čega su ležišta gipsa najčešće vrlo masivna i prostrana, debljine i po više desetina metara. Metasomatska ležišta nastaju delovanjem voda obogaćenih sumpornom kiselinom na krečnjake, a sumporna kiselina obično poteče od pirita i pirhotina oksidiranih utecajem površinskih i podzemnih voda. 

U laporcima i glincima se javlja u vidu konkrecija koje su obrazovane delovanjem sumporne kiseline na karbonate u njima. U rudnim ležištima se nalazi u oksidacionoj zoni u vidu skrama i žilica, koje nastaju delovanjem ponirućih voda. Gips je170 puta topljiviji od kalcita, može se naći na izdancima u suvim i polusuvim područjima. Primena gipsa je raznovrsna, najčešće se koristi kalcinisani gips, odnosno poluhidratisani sulfat - štukator gips (CaSO4 × ½ H2O) koji, pomešan sa vodom, služi kao vezivo u gradevinarstvu, električarski gips, za proizvodnju gipsanih ploča i elemenata, za izradu kalupa itd. Mleveni gips se koristi kao punioc u industriji papira, tekstila, gume, boja, zatim u poljoprivredi i zaštiti okoline za tretiranje tla. Čisti i prozirni kristali gipsa imaju primenu u proizvodnji optičke opreme. U proizvodnji cementa gips je aditiv koji služi kao regulator brzine vezivanja cementa. Gips je vrlo nepovoljan – štetan u šljunku (agregatu) za spremanje betona ili za izradu tamponskih ili drenažnih slojeva u putogradnji ili zgradarstvu zbog stupanja u hemijsku reakciju sa kalcijumskom komponentom iz cementa. Osim prirodnih nalazišta gipsa, danas se proizvode značajne količine sintetickog gipsa, koji se pojavljuje kao nuzproizvod nekih tehnoloških procesa. Najčešće je to odsumporavanje dimnih gasova termoelektrana na ugalj, gde se prave najveće količine sintetičkog gipsa. Iako na tržištu postoje različite vrste gipsa pod nazivima građevinski gips, modelarski gips, štukaturni, zubarski, alabaster, električarski gips itd., gotovo uvek se radi o gipsu poluhidratu koji se razlikuje u određenim svojstvima specifičnim za neku primenu. Izuzetak je estrih gips koji se proizvodi istim postupkom ali na višim temperaturama, a se sastoji od anhidrita i kreča. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

178 /400

 Anhidrit - (starogrčki: ἄνυδρος anhydros: bez vode, suv) (CaSO4) je nehidratisani sulfat kalcijuma - ''gips bez vode''. Kristališe rombično i javlja se u zrnastim i jedrim masama. Savršene (sa tri pravca) je cepljivosti, bele boje, sedefastog sjaja, a tvrdoće 3-3.5 mosove skale. Relativna gustina 2,98 g/cm³. Bele je do tamnoplave boje, katkad i cvenkast, sedefastog do staklastog sjaja. Nastaje kristalizacijom iz slanih voda (mora) pri evaporaciji, tj. hidatogeno, najčešće u sonim ležištima. Upotrebljava se kao punilo papira, dodatna sirovina u cementnoj industriji, kod proizvodnje sulfatne kiseline, veštačkih đubriva, te za izradu veziva. Primanjem vode prelazi u gips.

Sl.239. Anhidrit, Kobeřice u Opavy,Poljska (Evaporitni sediment) i Čivava, Meksiko  Halit - natrijum hlorid ili kuhinjska so (NaCl) u prirodi kao mineral halit. Svakodnevno se upotrebljava kao kuhinjska so. Obično nije čista, već sadrži razne primese koje utiču na njene fizičke i fiziološke osobine. Nastaje kao mineral sonih ležišta, ređe kao produkt vulkanskih ekshalacija. To je kristalna supstanca sa jonskom kristalnom resetkom u vidu bezbojnih providnih kocki. Kristališe teseralno u obliku kocke ili se javlja u zrnastim masama poznatim kao kamena so. Savršene je cepljivosti, staklaste sjajnosti, bezbojan, belo, ružičasto ili zelenkasto obojen. Slanog je ukusa, a usled prisustva magnezijuma slanogorkog. Lako se rastvara u vodi i higroskopan je. Ulazi u sastav ekstracelularne tečnosti organizama. Koncentracija natrijum hlorida u morskoj vodi je oko 3,3% masenih procenata. Temperatura topljenja natrijum hlorida iznosi 801 °C, a temperatura ključanja 1.465 °C. Biološki značaj NaCl - kuhinjska so je glavni izvor jona Na+ i Cl- za ljude i životinje. Joni Na+ imaju ključnu ulogu u mnogim fiziološkim procesima od održanja stalnog krvnog pritiska do održanja rada nervnog sistema. Zato je unošenje kuhinjske soli neophodno za život. Ljudske dnevne potrebe za kuhinjskom soli iznose oko 50 mg, a ta se količina otprilike nalazi u jednoj vekni hleba. Današnjim načinom života unosimo u telo nekoliko puta veću količinu Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

179 /400

kuhinjske soli od one koja je potrebna našem telu. Predpostavlja se da prekomerna upotreba soli može izazvati neke bolesti. Zakon nalaže da se kuhinjskoj soli mora dodavati jod radi smanjenja pojave gušavosti. Razlikujemo dve vrste kuhinjske soli rudna so i morska so.

Sl. 240. Natrijum hlorid- halit (kuhinjska so): „kamena“, „morska“ i „himalajska“ Iz prirodnih nalazišta NaCl se dobija: - rudarskim kopanjem naslaga kamene soli, - rastvaranjem naslaga kamene soli ispod zemlje, - crpljenjem i uparavanjem slane vode, - uparavanjem morske vode. 



Rudna kuhinjska so se dobija iz rudnika soli kopanjem na mestima gde je nekada davno bilo more i nataložila se so povlačenjem mora (najbolji primer za to je rudnik soli Tušanj u Tuzli ili Krakov, Poljska). Morska so se dobija u solanama isparavanjem morske vode. Isparavanje se vrši u velikm plitkim bazenima. Sam proces isparavanja kreće od prvog bazena u kojem je koncentracija NaCl najmanja (morska voda) do zadnjeg, u kojem je morska voda toliko prezasićena da se so taloži na dnu bazena. Isušivanje se vrši samo u letnim mesecima kada su najpovoljniji uslovi za proizvodnju (vetar i sunce). U svetu postoji veliki broj „morskih“ solana, npr. Alikes, kod Paralije, Grčka, Ulcinj, Crna Gora, Pag, Hrvatska, itd.

NaCl je neophodan u ljudskoj (veoma veliki značaj) i životinjskoj ishrani. U prehrambenoj industriji koristi se kao konzervans. Značajnu primenu ima u: - Industriji kože, - Sapuna, - Porcelana, - Stakla. Koristi se kao sirovina za dobijanje: - Vodonika, - Hlora, - Hlorovodonika, Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

180 /400

- Natrijum-hidroksida, - Natrijum-karbonata, - Natrijum sulfata, -Natrijum-metasilikata. Ova grupa minerala je u prirodi predstavljena velikim brojem minerala, ali oni imaju mali značaj kao petrogeni minerali. Pomenuti halit - kuhinjska so, koja ima veliki značaj jer se koristi u ljudskoj ishrani.

Sl. 241. Važnije sedimentne stene 3.4.5. Stenski sastav fliša Fliš (nem. Flysch), je specifična pojava udruženog naizmeničnog pojavljivanja slojeva peščara, laporca, glinaca, laporovitih i peskovitih krečnjaka, konglomerata, breča, tufova, koja se često i ritmički smenjuju, sl. 242. Fliš je opisni termin za kompleks klastičnih sedimentnih stena nastalih turbidnim tokovima, koji prate snažno delovanje tektonike. Za flišni kompleks karakteristična je sukcesivna izmena sitnozrnastih sedimenata kao što su šejlovi, siltiti i laporci sa peščarima i krupnozrnih - breče, konglomerati i krečnjaci. Naziv flišolike naslage koristi se za sličan kompleks sedimentnih stena. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

181 /400

Fliš - nataloženi sediment nastao od krupnozrnastih i sitnozrnastih stena različitog sastava i veličine zrna, u kojem se laporci ili glineni škriljci smenjuju sa proslojcima peščara, konglomerata i krečnjaka taloženih u plitkom moru ili prostranom slatkovodnom bazenu u vreme eocena od erodiranih naplavina sa kopna. Fliš je heterogen, pa postoji brza izmena litoloških članova različitih fizičko-hemijskih svojstava u vertikalnom i lateralnom nizu. U primarnom stanju naslage fliša su horizontalne, ali naknadni tektonski pokreti u Zemljinoj kori mogu ih naborati ili ukositi. Zbog selektivne erozije, odnosno različite otpornosti pojedinih delova flišnih naslaga na uticaj atmosferilija, reljef flišnih terena u pravilu je vrlo raščlanjen. Litološki član u kojem prevladava glinovita komponenta troši se brže, što dovodi do većih udubljenja (propadanja), dok čvršći delovi sedimenta ostaju kao uzvišenja na terenu. Zbog organskih primesa u glinama boja može biti različita, a laporoviti segmenti variraju od žućkaste i sive do sivoplave boje. Zavisno od količine krečnjačke komponente, laporci variraju od krečnjačkih laporaca do laporovitih krečnjaka, ali postoji i prelaz: od glinovitih laporaca do laporovitih glina. Sl.242. Flišna serija - savršena ritmičnost Raspucala glinovita komponenta je, zbog prodora površinskih procednih voda, podložna bubrenju i klizanju pa ponegde uzrokuje pojavu klizišta, što otežava radove pri usecanju saobraćajnica ili izgradnji različitih građevinskih objekata na takvom terenu. Kompaktne i debelo uslojene flišne naslage u pravilu su vodonepropusne, pa su pogodno mesto za “sidrenje” bokova brana u veštačkim akumulacijama. Na kontaktu fliša i vodopropusnih krečnjačkih naslaga javljaju se brojni izvori različite izdašnosti, zavisno od veličine površine (terena) sa kojeg se dreniraju podzemni tokovi. Na području Šumadije flišne naslage razlikuju se od onih kod Kosjerića ili Kačanika. Flišna serija u Istri razlikuje se od one u Alpama zbog specifične sedimentacije pri kojoj su nastajale, pa za njih geolozi upotrebljavaju izraz flišolike naslage. U njima se ritmički smenjuju različiti sedimenti; karakter sedimentacije više je krečnjački sa mnogo fosila, a laporci su dominantan član naslaga. Boja im je zelenkasta, siva i žućkasta, a debljina serije iznosi od 400 do 450 m. Ponekad neki od navedenih litoloških članova nije prisutan u flišnom kompleksu. Specifičan litološki sastav i velika mehanička oštećenost pogoduje intenzivnom raspadanju. Pogodna je raskvašavanju i kliženju, što predstavlja karakteristiku flišnog kompleksa. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

182 /400

Građenje u flišu je veoma neujednačeno i zavisno je od lokalnog sastava kompleksa, stepena mehaničke oštećenosti i slojevitosti. Najnepovoljnije je građenje u izrazito heterogenom flišu sa čestim smenjivanjem više različitih litoloških članova. Uslovi rada nisu vezani za teško prokopavanje, usecanje i drugo, koliko za čestu nestabilnost padina. Sl.243.Fliš - stabilan Flišne serije su vrlo zastupljene u svetu na više i velika prostranstva, pa i naše zemlje. To su deo sliva Morave, Šumadijska flišna serija, kod Kosjerića, kod Kačanika, deo doline Lepenca i dr. Flšna serija velikog prostranstva proteže se od Istarskog poluostrva prema Alpima i delovima Italije. Velika flišna serija je i u okolini Splita i dr. 3.4.6. Građenje u terenima izgrađenim od sedimentnih stena Sa stajališta graditeljske prakse, znanje o mineralima pomaže kod određivanja celokupnog sastava stenske mase. Drugim rečima, da bismo mogli utvrditi sastav stene u kojoj (ili na kojoj) nameravamo izvesti određenu građevinu, ili kamena kojim gradimo, moramo odrediti mineraini sastav i njihove količinske odnose, te njihovo eventualno bubrenje, skupljanje, raspadanje pod uticajem atmosferilija i ostala fizičko-hemijska svojstva. Primera radi, na ponašanje laporca bitno utiču minerali gline, koji su veoma osetljivi na vlaženje tako da monmorionit može povećati svoju zapreminu i do 10 puta i pri izradi tunela izazvati neželjene posledice. Povećanje zapremine vlaženjem primećeno je i kod minerala kaolinita (do 25%). Za terene izgrađene od nevezanih sedimenata (šljunka i peska), značajno je da voda ne menja bitno njihove fizičko-mehaničke karakteristike. Stabilnost i nosivost takvih terena zavisi od zbijenosti materijala i njegovom granulometrijskom sastavu. Šljunkovi i drobina su materijali slabo stišljivi u suvom i mokrom stanju, pa imaju povoljne osobine za građenje. Za građenje u pescima, važnu komponentu ima količina glinovite komponente u njima. Prah, pogotovo ako je saturiran vodom (mulj) i zaglinjen, treba izbegavati kao sredinu za građenje zbog njegove velike stišljivosti. Ipak, i u takvim terenima može se graditi, ali na pilotima koji trebaju biti ukliješteni u stenu ili projektovani tako da nose površinom (plaštom). Kod glina postoje dve faze sleganja: prva, koja se pojavljuje neposredno nakon realizacije opterećenja i traje kratko, a manifestuje se bočnim istiskivanjem, i druga, lagano i dugotrajno sleganje koje može trajati godinama (čak i desetletima). Budući da ni jedan drugi Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

183 /400

sediment nije toliko podložan promenama u konzistenciji, ravnoteži i stabilnosti kao gline, građenju na njima treba prići sa izuzetnom opreznošću. Odnosno, za decidirani zaključak o mogućnostima temeljenja i koncepciji temeljne konstrukcije, treba prethodno obaviti detaljne istraživačke radove. Tereni izgrađeni od čvrstih vezanih klastičnih sedimentnih stena čine stabilnu podlogu za građenje. Dozvoljena nosivost u takvim stenama praktično je neograničena, ali se računa da sme iznositi između 1/8 i 1/15 njihove čvstoće na pritisak. Problemi temeljenja u flišu, koji je zastupljen pretežito izmenama laporca i peščara, nastaju zbog njegove hetrogenosti i brzih izmena litoloških članova različitih fizičko-mehaničkih i dimenzionalni karakteristika (različite debljine slojeva flišne serije). Za temeljenje su najpogodnije lokacije koje izgrađuje jedan litološki član, odnosno, one lokacije koje imaju uniformnu građu. Tereni izgrađeni od neklastične vezane sedimentne stene - krečnjaci i dolomiti čine veoma povoljnu sredinu za građenje, jer uvek te stene imaju visoku nosivost i dobru stabilnost. Ipak, te povoljne katakteristike nestaju u slučajevima jake razlomljenosti i izrazite ispucanosti. U takvim slučajevima, da bi se dobila kompletna slika o mogućnostima i uslovima građenja, prethodno treba obaviti detaljne istražne radove. 3.4.6.1. Primena kamena sedimentnog porekla Nevezani sedimenti, šljunci, drobine i pesci, koriste se u pripremi betona i asfalta kao i za nasipanje i održavanje makadamskih puteva. Primena krečnjaka i dolomita je višestruka: koriste se kao tehnički i arhitektonskograđevinski kamen i kao sirovina za dobijanje kreča i u cementnoj industriji. Eksploatacija tehničkog kamena obavlja se u kamenolomima. Oni se, u Srbiji, nalaze na brojnim lokacijama. Arhitektonsko-građevinski kamen se eksploatiše na brojnim lokacijama širom Srbije. 1. Šljunkovi, pesci i drobine koriste se u spremanju betona, asfalta i za održavanje i nasipanje makadamskih puteva. 2. Šljunak se koristi i kao tamponski sloj u gradnji saobraćajnica. 3. Pesak se koristi i za izradu maltera, ako ne sadrži liskune. 4. Tereni izgrađeni od šljunka i peska povoljni su za vodosnabdevanje (sadrže velike količine podzemne vode). Negativna karakteristika ovakvih terena je lako zagađivanje. 5. Laporac ima posebnu ekonomsku važnost za proizvodnju cementa. 6. Glina i les se koriste kao sirovina u industriji opeke i crepa. 7. Određene vrste glina (bentonit) koriste se i kao isplaka kod bušenja, za održavanje zidova bušotina i kao suspenzije ( sa potrebnim dodacima) za injektiranje. 8. Breče, konglomerati, peščari, krečnjaci i dolomiti koriste se kao tehnički i arhitektonsko - građevinski kamen. 9. Krečnjaci i dolomiti koriste se i kao sirovine za dobijanje kreča i ostalih veziva, i u cementnoj industriji. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

184 /400

10.Temeljenje: - šljunkovi i pesci - stabilnost i nosivost takvih terena zavisi od zbijenosti i granulometrijskog sastava; ako su dobro zbijeni, parametri za temeljenje su povoljni, - prah - treba izbegavati kao sredinu za temeljenje, posebno ako je saturiran vodom (mulj) i zaglinjen zbog velike stišljivosti, - glina - treba izbegavati kao sredinu za temeljenje zbog izražene komponente sleganja koje se odvija u dve faze i zbog lake promene konzistencije - detaljni istraživački radovi za decidirani zaključak o mogućnostima temeljenja, - vezane klastične stene (breče, konglomerati, peščari, laporci) - čine stabilnu podlogu za temeljenje, problem fliša (heterogenost i brza izmena litoloških članova različitih fizičko -mehaničkih svojstava, u vertikalnom i lateralnom smislu)… - krečnjaci i dolomiti - vrlo povoljana sredina za temeljenje.

Sl. 244. Granulometrijska kriva materijala


185 /400

3.5. METAMORFNE STENE Metamorfizam (grčki: metá - promena, morphé - oblik) je niz fizičko-hemijskih procesa u steni nastalih u uslovima drugačijim od onih na kojima je stvarana. Metamorfizam podrazumeva fizičko-hemijske procese koji dovode do strukturnih, mineralnih ili hemijskih promena u primarnoj steni (protolitu). Stene se prilagođavaju novim uslovima menjajući svoj mineralni i hemijski sastav i sklop: strukturu i teksturu. Uticaj atmosferilija, leda, soli, klime, vode koji se dešavaju na Zemljinoj površini ili maloj dubini ne pripadaju metamorfnim procesima. Najvažniji faktori metamorfnih promena koji utiču na promene u primarnim stenama (protolitu) su: a) temperatura, b) pritisak, c) prisutnost fluida i gasova i d) vreme provedeno u novonastalim uslovima.

Sl.245. Faktori metamorfizma i procena raspona okeanskog i kontinentalnog geotermalnog gradijenta do dubine od 100 km.


186 /400

IUGS - definicija metamorfizma Metamorfizam je subsolidusni (polučvrsto stanje) proces koji dovodi do promene mineralnog sastava i/ili promene strukture stene (npr. veličina zrna) i/ili promene hemijskog sastava stene. Nastale promene predstavljaju odgovor sistema na fizičke i/ili hemijske uslove koji se razlikuju od onih u kojima je sistem formiran IUGS - definicija metamorfizma. Metamorfoza se odvija u temperaturnim granicama od 180°C (po nekima 200°C), što predstavlja gornju granicu dijageneze, do početka anateksisa - parcijalnog topljenja mase (a ta granica zavisi od sastava protolita - prvobitne stene). Protolit (prvobitna stena - objekt promene) je podvrgnut delovanju toplote i pritiska što uzrokuje duboke fizičke i hemijske promene. Protolit može biti sedimentna stena, magmatska stena ili neka druga metamorfna stena.

Sl. 246. Stepen metamorfizma – dijageneza od 180 (200 0C) Intezitet metamorfnih promena zavisi od pritiska, temperature, sastava stene, njene strukture i teksture i prisustva fluida. Sve stene nisu podjednako osetljive na metamorfne promene. Zato je u primarno čvrstim stenama teško utvrditi početak metamorfnih promena. Protolit (prekursor) - primarna - ishodišna stena čijom metamorfozom nastaje metamorfna stena. Protolit može biti:

Sl. 247. Vrste protolita (primarne stene) Ako je stena samo delimično preobražena onda se nazivu prvobitne stena dodaje samo prefiks meta: na primer: metapeščar i metagabro. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

187 /400

OSNOVNI PRINCIPI METAMORFIZMA Izofazni metamorfizam - ako se u steni vrše samo promene sklopa. Alofazni metamorfizam - ako se menja i mineralni sastav i sklop stene. Metamorfni procesi pri kojima se menja samo struktura ili/i mineralni sastav (rekristalizacija ili premineralizacija), a ne menja hemizam stene nazivaju se - izohemijski metamorfni procesi. Ako se pri metamorfizmu menja i hemijski sastav stene usled privođenja ili odvođenja nekih komponenti iz sistema onda se takvi procesi nazivaju - alohemijski metamorfni procesi. Tabela 24 MINERALNI SASTAV METAMORFNIH STENA Feldspati: Mikroklin, Ortoklas, Plagioklasi Amfiboli: Aktinolit, Tremolit, Hornblenda, Glaukofan Pirokseni: Monoklinički: Diopsid-Hedenbergit, Omfacit Rombični: Enstatit, Hipersten Liskuni: Muskovit, Biotit, Hlorit, Sericit Olivini Minerali serpentinske grupe Granati Al-silikati: Disten, Silimanit, Andaluzit Staurolit Kordijerit Minerali Epidotske grupe

Vezuvijan Volastonit Prenit Talk Kvarc Korund Zeoliti Lavsonit Hematit Magnetit Kalcit Dolomit Grafit

Sedimentne stene su uglavnom osetljivije na uticaj metamorfizma od magmatskih stena sobzirom da su nastale na nižim pritiscima i temperaturama. Prema poreklu stena koje su pod uticajem pritisaka, temperatura i fluida promenjene delimo ih na orto, para i orto-para metamorfne stene. Metamorfne stene, nastale preobražajem magmatskih stena, nazivaju se orto - stene, a preobražajem sedimentnih stena para - stene. Metamorfne stene nastale preobražajem već postojećih metamorfnih stena nazivamo ortopara stene. Sl.248. Najvažniji faktori promena metamorfnih stena Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

188 /400

Povećanje temperature uslovljeno je geotermijskim gradijentom (srednji geotermijski gradijent u litosferi približno je 25°C/km dubine) ili toplinskim zračenjem magmatskog tela pri utiskivanju u litosferu ili trenjem masa litosfere duž dislokacijskih zona. Pritisak u litosferi može biti dvojak: svestrani ili hidrostatički i usmereni ili stres.

Sl. 249. Tri glavna metamorfna okruženja povezana sa subdukcijskim zonama: niska temperatura/visoki pritisak, visoka temperatura/visoki pritisak i visoka temperatura/nizak pritisak (Chernicoff & Whitney).

Hidrostatički pritisak Sl. 250. Duboko ukopane stene stalno su izložene litostatičkom ili hidrostatičkom pritisku, koncentričnom pritisku prema unutra, sa silama koje deluju (pritiskaju) podjednako iz svih smerova (hidrostatički) (Chernicoff & Whitney). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

189 /400

Sl.251. Stena koja je izložena hidrostatičkom pritisku ne menja oblik (a). Stena izložena usmerenom pritisku menja oblik tako da postaje tanja u smeru najvećeg naprezanja te se izdužuje u smeru normalnom na to naprezanje (b), (Chernicoff & Whitney)

U uslovima hidrostatičkog pritiska (slike 250 i 251) nastaju metamorfne stene koje se odlikuju homogenom teksturom. Delovanje usmerenog pritiska ogleda se u intenzivnom drobljenju, ali i prekristalizaciji minerala po Rieckeovom principu: Na mestu većeg pritiska mineral se otapa, a na mestu manjeg pritiska mineral kristališe. U tom procesu nastaju škriljave teksture, sa subparalelnim prostornim rasporedom pločastih i listićavih minerala (v. slike 251 i 252).

Sl.252.Paralelno cepanje karakteristično za škriljce (klivaž škriljaca) nastaje zbog folijacije. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

190 /400

Glavni aktivni fluid u metamorfnim procesima je voda, koja može biti trojakog porekla: - meteorska ili konatna voda u porama sedimentnih stena, - voda iz hidratnih minerala, naprimer minerala glina i - juvenilna voda iz magmatskih tela, koja sadrži i druge lako isparljive i reaktivne materije. Zavisno od faktora koji deluju u toku metamorfizma razlikujemo dva osnovna tipa: regionalni dinamotermalni metamorfizam i kontaktni metamorfizam.

Sl. 253. Osnovni tipovi metamorfizma Regionalni dinamotermalni metamorfizam - preobražaji stena u dubljim delovima Zemljine kore usled velikih pritisaka i visoke temperature (koje se kreću od 200 - 800oC i povećanim hidrostatičkim pritiskom od 2-10 kbara) mogu zahvatiti ogromne mase znatnog prostranstva. Takav metamorfizam koji zahvata velike mase u Zemljinoj kori naziva se regionalni metamorfizam. Na takav način je nastala većina gnajseva, mikašista, mermera i drugih metamorfnih stena. Kontaktni metamorfizam - ako, pak, izmene stena nastaju usled delovanja prodora magmatskih masa na okolne stene, takav metamorfizam naziva se kontaktni metamorfizam. U ovom slučaju preobražaj stena je posledica uglavnom povišene temperature i samo manjim delom uvećanih pritisaka ili dejstva gasova. Kataklastični ili kinetički metamorfizam, pri nižim temperaturama i snažnom stresu, kad preovladava kataklaziranje ili drobljenje sastojaka - stene. Promena matične stene (protolita) samo pod dejstvom povišene temperature, uglavnom na gline i laporce, te stene zovemo korniti. Ako je na matične stene (okolne stene), pretežno krečnjačkih, došlo i do izmene materije - prevođenje minerala u njih, takve stene zovemo skarnovi. Osim kornita i skarnova, na ovaj način nastaju mermeri i, ređe, druge vrste metamorfnih stena. Uopšte uzev, kontaktno metamorfnih stena je mnogo manje u odnosu na regionalno metamorfnih stena, te i nemaju neki znatan uticaj na građevinske (vojne) radove. Povećani pritisci koji izazivaju metamorfozu stena mogu biti dvojakog porekla. Jedan od uzročnika njihovog nastanka su pokreti koji izazivaju ubiranje ili lom unutar pojedinih delova Zemljine kore. Stene nastale kao produkt dejstva ovih pritisaka nazivaju se Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

191 /400

dinamometamorfne stene. Prostor zahvaćen dinamomorfizmom obično je mali – lokalnog karaktera. Drugi uzročnik nastanka su pritisci koji uslovljavaju pojavu regionalnog metamorfizma. One nastaju na velikim dubinama pod dejstvom težine slojeva iznad zone metamorfizma i zahvataju velika prostranstva (hiljadama km2). Povećanje pritiska izaziva deformisanje sastojaka stena, prekristalizacija i karakteristično orijentisanje minerala, njihove najveće površine, upravo na pravac dejstva pritiska. Usled toga nastale metamorfne stene dobijaju slojevit i škriljav izgled. Regionalnim metamorfizmom nastale su ogromne mase kristalastih škriljaca (gnajseva, mikašista, filita, arglošista i dr.). U zavisnosti od dubine i uslova pod kojima se vrši regionalni metamorfizam, razlikuju se: - epitermalna zona, - mezotermalna zona, - katatermalna zona i - teletermalna zona.  Epitermalna zona (temperature niže od 300 °C, i niskog pritiska), je najplića zona u kojoj se vrši metamorfisanje stena. U njoj je temperatura nešto malo povećana, a pritisak je obično mali i uglavnom jednostran. U ovoj zoni dolazi do metamorfisanja „mekših“ stena (glinaca i tsl.). Zato se u epizoni stvaraju uglavnom: filiti, hloritski škriljci, talkšisti, argilošisti i dr.  Mezotermalna zona (jači stres, koji sa dubinom prelazi u litostatički pritisak, više temperature, između 300 i 500°C) je zona srednje dubine u Zemljinoj kori gde se događa stvaranje metamorfnih stena. U njoj još uvek preovladava jednostrani pritisak, ali počinje delovati hidrostatički pritisak. Mineralni sastav stena mezozone je sledeći: kvarc,ortoklas, albit, kiseli plagioklasi, muskovit, biotit, hornblenda, granati, kalcit, magnetit, rutili dr. U mezotermalnoj zoni nastaju: mikašisti, gnajsevi, amfiboliti, mermeri i serpentiniti.  Katatermalna zona je mnogo dublja zona - u njoj vladaju visoke temperature, stres izostaje a hidrostatički pritisak je veliki i preovladavajući. U ovoj zoni nastaju neki gnajsevi, tvrđi amfiboli i mermeri. Stene ove zone su dosta ređe od stena iz prethodnih zona.  Teletermalna zona je najdublja zona u kojoj se stvaraju najčvršće metamorfne stene. Temperature dostižu granicu topljenja najtvrđih minerala, a pritisci i po nekoliko hiljada atmosfera. U ovoj zoni nastaju najtvrđi amfiboliti, gnajsevi i kvarciti. Stene nastale u ovoj zoni dosta su retke kod nas i u svetu. U novije vreme podela metamorfizma se sve više vezuje za kvantitativno stanje napona i temperaturne opsege u kojima se vrše izmene stena. Time se vrši razvrstavanje na facije i prevaziđeni su određeni problemi koji su bili nerešeni kod podele na zone Grubenmanna i Nigglia.


192 /400

Karakteristično je da metamorfne stene različitog mineralnog sastava postižu ravnotežu tokom metamorfizma u nekim određenim, dovoljno širokim granicama pritiska i temperature, pri čemu nastaju uvek iste mineralne zajednice. S tim u svezi definisan je pojam metamorfnih facija, u kojima nastaju stene različitog hemijskog sastava u određenim fizičkim uslovima. Koncepcija o metamorfnim facijama primenjena je za genetsku klasifikaciju metamorfnih stena. Zato se u petrologiji metamorfnih stena sve više i upotrebljava razlikovanje metamorfnih stena prema metamorfnim facijama sa kritičnim mineralnim asocijacijama karakterističnim za odgovarajuće uslove pritiskaka i temperature. Tako je za visoke temperature (800-1000°C) i niske pritiske karakteristična sanidinitska facija. Za postupne poraste temperature i pritisaka karakteristične su ove facije: facija zelenih škriljaca, epidotamfibolitski facija, granulitski facija i eklogitski facija (sl. 254).

Sl. 254. Facije metamorfnih stena, po Barthu S obzirom na vrstu i intenzitet metamorfoze, metemorfne stene podeljene su u sledeće grupe: 1. Kataklastiti, nastali mehaničkom deformacijom pod delovanjem stresa, prekristalizacija je slabije izražena. U ovoj grupi su: miloniti, zdrobljene stene u granulisani agregat, nastali u zonama dislokacijskih metamorfoza, te filoniti, škriljave stene nastale drobljenjem kvarcfeldpatskih stena, feldspati su sericitizirani, a obojeni minerali hloritisani. 2. Hornfelsi ili korniti, nastali su kontaktnom metamorfozom. 3. Mermeri, nastali su kontaktnom ili regionalnom metamorfozom krečnjaka i dolomita. U ovu grupu spadaju: cipolino, mermer, koji uz kalcit sadrži i liskune, kao i ofikalcit, agregat kalcita i serpentina. 4. Kvarciti, nastali kontaktnom i regionalnom metamorfozom kvarcnog peščara. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

193 /400

5. Škriljci niskog stepena metamorfizma, nastali regionalnom metamorfozom, odlikuju se škriljavom teksturom i najpre lepidoblastičnom strukturom. U ovoj grupi su argilošist, filiti (sericitski i hloritski škriljci) i zeleni škriljac. 6. Škriljci srednjeg i visokog stepena metamorfizma, nastali regionalnom i plutonskom metamorfozom. U ovoj grupi su amfibolit, gnajs i granulit. Metamorfne stene mogu se klasifikovati i prema mineralnom sastavu, kako je to prikazano slikom 255. Kao prirodni kamen često posebnih dekorativnih svojstava, u svetu se eksploatiše znatan broj metamorfnih stena, pre svega različiti varijeteti mermera zatim gnajs, kvarcit i serpentinit. Sl. 255. Klasifikacijski dijagram za metamorfne stene sa podelom na osnovu mineralnog sastava (kvarc, karbonati, feldspati, liskuni i hlorit, amfiboli, epidot - prEN 12407:1996). Metamorfizam može biti progradni i retrogradni. Kod progradne metamorfoze nastaju nove mineralne asocijacije sa mineralima koji kristališu pri višim temperaturama negoli su bili sastojci prvobitne stene pre metamorfoze. Primer progradne metamorfoze je metamorfoza glinovitih sedimenata, kada nastaju filiti, pa liskunski škriljci i konačno gnajs. Kod retrogradne metamorfoze nastaju nove mineralne asocijacije sa mineralima koji kristališu pri nižim temperaturama negoli su bili sastojci prvobitne stene pre metamorfoze. Primer retrogradne metamorfoze je metamorfoza gabra u zeleni škriljac. S obzirom na uslove pritiska i temperature u litosferi, možemo razlikovati tri zone podela karbonatnih stena prema sadržaju dolomita (prEN 12407:1996). Tabela 25 manje od 9% dolomita Metamorfoza može biti (vidi sliku sa Krečnjak Dolomitni krečnjak od 10 do 49% dolomita ilustracijama, sl. 256) na kojoj su opisane Kalcitni dolomit od 50 do 89% dolomita različite vrste metamorfoze: Dolomit više od 90% dolomita • kataklastična ili kinetička, pri nižim temperaturama i snažnom stresu, kad preovladava kataklaziranje ili drobljenje materijala, • termalna, pri visokim temperaturama i relativno niskom pritisku, važna za kontaktnu metamorfozu u obodu omotača magmatskih tela, • dinamotermalna ili regionalna, delovanjem povećane temperature i pritiska, uglavnom stresa, kad nastaju stene izrazite škriljave teksture, kristalasti škriljci, • plutonska, pri vrlo visokoj temperaturi i jakom hidrostatičkom pritisku u dubljim delovima litosfere, gde se metamorfoza već graniči sa pretopljavanjem matičnih stena. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

194 /400

Manje spominjane metamorfoze su: • šok-metamorfoza (uočena na mestima udara meteorita) i • pirometamorfoza (uočena na mestima udara munja - visoka temperatura, nizak pritisak). METAMORFIZAM Proces kojim se temperaturom, pritiskom i hemijskim reakcijama menja sastav minerala i/ili struktura postojeće stene bez topljenja

Kontaktni metamorfizam - Relativno lokalan, - Postojeće stene se zagrejavaju intruzijom (prodorom) magme. Ključni faktori su: - veličina intruzije i - temperaturna razlika između stene i magme

Regionalni metamorfizam

Drugi tipovi metamorfizma

Utiče na vrlo velika područja

Hidrotermalni metamorfizam Podzemni metamorfizam Javlja se u dubokim sedimentnim basenima

Stena „leži“ ispod sledećeg sloja naslaga

Ključni faktori su: - Litostatički pritisak - Umerena temperatura

Duboko ležeća stena

- najviše se pojavljuje na divergentnim granicama ploča na dnu okeana -ugrejana morska voda topi topljive minerale iz bazalta i gabra, pretvara čvrste minerale u otopljene minerale Ključni faktori su: - cirkulirajući fluid, - umerena temperatura i - nizak pritisak

Metamorfizam u zoni raseda (kataklastični) Rezultat direktnog pritiska i trenjem nastale toplote

Termodinamički metamorfizam Pojavljuje se na granicama konvergentnih ploča Stena se ukopava kako subdukcijska ploča tone

Ključni faktori su: - Visoka temperatura i - Litostatički i direktni pritisak (stres)

Udarni (shock) metamorfizam (impaktni)

- pojavljuje se na područjima pada meteora - nagla toplota i pritisak uništavaju

stenu i prouzrokuju njenu rekristalizaciju

Pirometamorfizam Subdukcijska ploča

-pojavljuje se na mestima udara munje i podzemnim gorenjem ugljenih slojeva - nizak pritisak - visoka temperatura

Sl. 256. Metamorfizam – ilustracija i opis različitih vrsta metamorfizma. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

195 /400

3.5.1. Sklop (stuktura i tekstura) metamorfnih stena Kod metamorfnih stena, usled narušavanja odnosa u procesu metamorfoze, teško je praviti razliku između strukture i teksture. Ipak, kod metamotfnih stena, postoje tri osnovne strukture: kataklastična, lepidoblastična i granoblastična.  Kataklastična ili kinetička, struktura nastala je drobljenjem stena pri nižim temperaturama i snažnom stresu. Komadi stena različitih su veličina, oblika i oštrih ivica;  Lepidoblastičnu (grč. lepis ljuska), strukturu imaju stene čiji pločasti i ljuspasti minerali imaju određenu skoro paralelenu, a često i zonalnu orijentaciju;

Sl. 257. Lepidoblastična strukturu  Granoblastična (grč. granum - zrno), kad se stena sastoji od minerala približno istih dimenzija, slična je zrnastoj strukturi kod magmatskih stena. Varijetet ove strukture javlja se okcasta struktura kod koje se iz osnovne zrnaste mase izdvajaju mestimično veća zrna kvarca ili feldspata pretežno sočivastog oblika (kvarc, feldspati, kalcit...); Sl. 258. Lepidoblastična strukturu  Nematoblastičnu strukturu (grč. nema - nit, vlakno), karakterističnu za stene izgrađene od minerala izduženih, prizmatičnih, igličastih, vlaknastih formi (amfiboli, volastonit...);  Porfiroblastična, kad stena sadrži krupnije porfiroblaste u sitnijoj osnovi, kao, na primer, okcasti gnajs sa porfiroblastima mikroklina u sitnijoj osnovi kvarca, feldspata i liskuna.

Sl. 259. Porfiroblastična strukturu Mnogo jače je izražena tekstura, a najčešće teksture metamorfnih stena su: škriljasta i masivna. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

196 /400

 Škriljasta tekstura nastaje dejstvom usmerenih pritisaka i karakteristična je za pliće nivoe regionalnog metamorfizma. Odlikuje se spljoštenim oblikom minerala, poređanih u paralelne ravni, duž kojih se stena lako cepa u tanke listiće: - lako se deli u ploče ili listove zbog paralelne građe, - deljivost u ploče može biti i posledica prisustva finih tankih pukotina u steni - takvu deljivost nazivamo klivaž. Kod primarno masivnih stena škriljavost nije mnogo naglašena, dok kod slojevitih, a posebno kod tankoslojevitih stena ona je veoma jako izražena. Vrlo je karakteristična za metamorfne stene i one se po tome razlikuju od magmatskih i sedimentnih stena.

Sl. 260. Škriljava tekstura Folijacija je kada su minerali orijentisani u jednoj ravni lineacija kada su minerali orijentisani duž nekog pravca, lineare. Diferencijalni stres - veliki uticaj na strukturu stene: a) preferirana orijentacija - npr. minerali iz grupe filosilikata će se orijentisati normalno (upravno) na smer maksimalnog pritiska b) okrugla zrna postaju eliptična-smer izduženosti zavisi od smera maksimalnog stresa.

Sl. 261. Spljoštavanje duktilne homogene sfere (a) sadrži slučaj neorijentisane spljoštene čestice, u (b) slučaju matriks se kreće tako da sa progresivnim spljoštavanjem čestice zauzimaju paralelan položaj upravan na dominantan smer stresa (škriljavost, folijacija).


197 /400

 Ubrana tekstura - varijetet škriljave teksture, kada su nabori sitni za teksturu kažemo da je plisirana

Sl. 262. Ubrana tekstura  Trakasta tekstura - mineralni sastojci su grupisani u zone (trake) koje se neizmenično smenjuju.

Sl. 263. Trakasta tekstura  Okcasta tekstura - grupisanje minerala (kvarc, feldspat) u gnezda sočivastog ili ovalnog oblika. Okce može biti izgrađeno i samo od jednog krupnog zrna

Sl. 264. Okcasta tekstura Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

198 /400

 Bobičava tekstura - to je sitnookcasta tekstura kod koje bobice predstavljaju ili porfiroblaste (krupan metamorfni mineral) ili grupe porfiroblasta koji leže u sitnozrnoj osnovi

Sl. 265. Bobičava tekstura  Injekciona tekstura - nastaje ubrzgavanjem aplitoidnih rastopa nastalih parcijalnim stapanjem u okolne stene. Rastop može biti ubruzgavan po površini škriljavosti ili nepravilno

Sl. 266. Injekciona tekstura  Masivna tekstura odlikuje se time da mineralna zrna nemaju posebno izraženu orijentaciju - kažemo i stena je homogenog sklopa

Sl. 267. Masivna tekstura Pored ovih tekstura može se pojaviti i brečasta tekstura, koja je karakteristična za stene u procesu metamorfoze drobljene a zatim ponovo cementirane, kao i kod kojih je u toku metamorfoze došlo samo do prekristalisanja sastojaka. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

199 /400

3.5.2. Podela metamorfnih stena Metamorfne stene grade veliki deo Zemljine kore, a klasifikovane su prema načinu nastanka, strukturi i teksturi, hemijskom i mineralnom sastavu. Osnovna podela metamorfnih stena zasniva se na osnovu tekstura, a izdvajaju se dve osnovne grupe: kristalasti škriljci i masivne metamorfne stene, tabela 25. Tabela 26 Vrsta Mermer

stene

Serpentinit Kvarcit

kristaliteta kristaliteta

Višeg

Amfibolit

Nižeg

Kristalasti škriljci

Masivne metamorfne

Grupa

Gnajs Mikašist

Filit Argilošist Hloritošist, Talkšist i dr.

Sastav i izgled Zrnastog izgleda, nekada brečast ili škriljav. Može biti različito obojen. Zmijasto šarenog izgleda. Javlja se u velikim masama. Mineral je rude azbesta. Vrlo tvrda kvarcna stena, masivnog izgleda, tamnosive do mrke boje sa crvenkastim i belim poljima. Izmenjen amfibolski gabro, zelene boje, masivnog izgleda. Sastava je kao granit, škriljavost je slabije ili jače izražena. Masivnog je izgleda. Sastoji se od kvarca ili liskuna. Javlja se u pločama sa svetlucavim površinama. Škriljavost je dobro izražena. Sastoji se od gline i liskuna. Škriljavost je jako izražena. Podseća na baklavu, površine se svilasto presijavaju. Sličnog sastava kao filit, samo je manje škriljav i manje sjajan. Preovlađuje hlorit. Cepaju se u tankim pločicama i listićima. Zelenkaste boje.

Nastaju na više načina prema čemu se dele na: - Dinamo-metamorfne - nastaju duboko ispod površine Zemlje delovanjem visokih pritisaka i temperatura (eklogit, granulit); - Kontaktno-metamorfne - prodiranjem magme u okolnu stensku masu, na njihovom kontaktu dolazi do „prženja“ stena (korniti); - Kataklastično-metamorfne - delovanjem usmerenog dinamičkog pritiska (npr. Smicanje dva bloka stena (skarnovi, mermeri). Utvrđivanjem prisustva minerala koji kristališu na visokom temperaturama i pritiscima, kao što su silmanit, kijanit, staurolit, andaluzit osnovni je indikator da je stena metamorfna. Najpoznatije metamorfne stene su: kvarcit, mermer, gnajs, škriljci i još mnogo drugih. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

200 /400

3.5.3. Prikaz važnijih metamorfnih stena (kristalasti škriljci i masivne metamorfne stene) 

Kristalasti škriljci

Srednje - do krupnozrnaste stene, srednjeg do visokog kristaliniteta i stepena metamorfizma. Tekstura: izrazito škriljava, po njoj su i dobili ime. Struktura: lepidoblastična, porfiroblastična. Naziv dobijaju ili prema vodećem mineralu ili mineralima koji dominiraju Tabela 27

 Gnajs je metamorfna stena, istog mineraloškog sastava kao granit, tj. sastoji se od kvarca, feldspata i liskuna. Među feldspatima preovlađuje ortoklas, dok se plagioklas javlja ređe. Gnajs, obično, sadrži oba liskuna, ali postoje, mogu se javiti, samo sa muskovitom ili samo sa biotitom. Ponekad liskuni mogu biti zamenjeni amfibolom ili piroksenom. Prema tome, izdvajaju se sledeći varijeteti, a u zabisnosti od prisustva bojenih sastojaka: dvoliskunski, biotitski, muskovitski, hloritski itd.

Sl. 268. Gnajs: granolepidoblastičan i brečasti gnajs Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

201 /400

Struktura mu je lepidoblastična (dinamotermalni gnajsevi), ili vrlo karakteristična za gnajs - okcasta (kataklastični gnajsevi). Zapravo, gnajs je matamorfisani ekvivalent granita, sl 269. Gnajsevi, kako je rečeno, nastaju metamorfozom granita i nekih sedimentnih stena, te mogu biti i orto i para stene.Najveći broj gnajseva stvoren je u mezo zoni. U epi zoni nastaju samo muskovitski i hloritski gnajsevi. Katazonalni gnajsevi su skoro masivni i slični granitima. Nešto ređe, mogu imati isti sastav kao i sijenit, diorit i drugi predstavnici magmatskih dubinskih stena. Sl. 269. Gnajs je matamorfisani ekvivalent granita Tehnička pogodnost gnajseva kao podloge, radne sredine i materijal za gradnju uslovljena je stepenom škriljavosti. Pogodnost je veća ukoliko je škriljavost slabije izražena. Varijeteti sitnozrne strukture sa slabo izraženom škriljavošću su vrlo pogodni za izvođenje radova, tj. slične su granitu. Više škriljavi varijetei lakši su za eksploataciju, ali se iz njih ne mogu dobiti veći blokovi. Iz tih razloga često se upotrebljavaju kao lomljeni kamen ili za ugradnju u nasipe. Sl. 270. Okcasti gnajs Čvrstoća na pritisak i druga mehanička svojstva gnajseva veoma zavise od stepena njihove škriljavosti i krupnoće zrna, te varira od 50 do 279 MPa. Poroznostmu je od 0,5 do 5%, zapreminska težina 25-29 kN/m3. Gnajsevi su većinom vrlo stare stene. Pod uticajem atmosferilija raspadaju se u gnajsni grus, tj. peskovito-glinovitu masu, podložnoj raspadanju i eroziji, te iz tih razloga nisu pogodni kao građevinski materijali. Gnajsevi kod nas su vrlo rasprostranjeni u jugoistočnoj i istočnoj Srbiji (Jastrebc, Juhor, Stalać, Vranje, Bujanovac, Tekija, Vršac i dr.) pretežno na planinama u Srbiji, koje pripadaju Srpsko-makedonskoj masi. Pošto se pod uticajem atmosferilija brzo raspada, gnajs nije pogodan kao građevinski materijal. Sl. 271. Gnajs, Medveđa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

202 /400

 Mikašist je najrasprostranjenija metamorfna stena, srednjeg i visokog kristaliniteta, kao posledica visokih temperatura i pritisaka. To je tipična para stena, nastaje metamorfozom glina na srednjem i visokom stepenu metamorfizma, u epidot amfibolitskoj i amfibolitskoj faciji, tj. na temperaturama iznad T > 400 – 650 oC i pritiscima većim od 5 kilobara (P: 4-8 kb). Sastoji se pretežno od kvarca i liskuna. Od gnajsa se razlikuje odsustvom feldspata i većom škriljavošću, a od filita po višem kristalinitetu. U mikašistima kvarc je mestimično nakupljen u „hrpice“, pa mu je površina preloma grbičasta, ponekad je i pločast. Može biti beo (muskovitski), siv (dvoliskunski) i crn (biotitski). Osim liskuna i kvarca, kao glavnih komponenata, mikašisti sadrže i tipske metamorfne minerale kao što su granati, disten i sl. Mogu da sadrže i do 5% feldspata. Mikašisti su lepdoblastične strukture, sa elementima granoblastične i porfiroblastiče. Izrazito su škriljave stene, često se kidaju u tanke ploče, sreću se i varijeteti sa porfiroblastima granata, distena, staurolita itd. Sjaj mu je sedefast. Vrlo je otporan prema hemijskom raspadanju, ali je vrlo podložan mehaničkom raspadanju, naročito na strmim padinama. U mikašistima na strmim padinama često se formiraju klizišta, naročito na padinama koje nisu pokrivene vegetacijom. Sl. 272. Mikašisti, Lebane Čvrstoća na pritisak upravno (normalno) na škriljavost je oko 30-50 MPa, a paralelno škriljavošću je redovno znatno manja. Zapreminska težina je 25 – 27,2 kN/m3. Mikašisti skoro da nemaju nkakvu građevinsku upotrebu. Zato treba obratiti pažnju u svim fazama izvođenja objekata na stabilnost terena u pogledu klizanja. Vrlo je loš kao podloga u veštačkim akumulacijama jer zbog škriljavosti kroz njega se oceđuje voda. Za mali i kratkotrajan saobraćaj pogodan je kao podloga ali u vlažnim uslovima brže se raspada i deformiše. Sl. 273. Mikašisti, Vranje i Stalać Zastupljenost mikašista u našoj zemlji je u istim terenima gde i gnajsevi sa kojima se javljaju udruženo - Srpsko-makedonski kristalasti masiv, Rodopski masiv, Istočna Srbija, Banat, Stalać, Bujanovac, Vranje, Lebane, Vršac... Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

203 /400

 Argilošisti - stena koja nastaje na niskim temperaturama i pritiscima, metamorfizmom glinovitih sedimenata.Izgrađeni su od čestica liskuna i kvarca, koji usled delovanja pritiska, počinju se preobražavati u sericite (vrsta liskuna) i hlorit i ređe pirit. Čestive sericita i hlorita su tako sitne da se ne mogu uočiti okom. Struktura im je lepidoblastična, a tekstura savršeno škriljava. Zbog zaostalih (često organskih) primesa boja ovih stena je tamnosiva do crna, zelenkasta, ređe i tamnomrka a blaga sedefasta sjajnost na površinama škriljavosti potiče od sericita.

Sl.274. Argilošisti – kamenolom raznoliki uzorci Čvrstoća na pritisak upravno na škriljavost retko dostiže 30 MPa, zapreminska težina je od 25 - 26 kN/m3. Kao radna sredina i material za građenje približno su isti ili nešto malo povoljniji od mikašista. Strmi zaseci u ovoj radnoj sredini moraju se podgraditi. Ukratko, u građevinarstvu nemaju neku veću primenu. Argilošisti se lako cepaju na ploče, pa se koriste kao krovni škriljci, a mogu se upotrebiti i za popločavanje. U krajevima gde su zastupljeni često se koriste umesto crepa za pokrivanje zgrada. U našoj zemlji ih ima u mlađepaleozojskim formacijama, u okolini Ivanjice, u zapadnoj Srbiji i dr.


204 /400

 Filiti su najtipičniji predstavnici škriljaca nižeg kristaliteta. Nastaju intenzivnom metamorfozom glinaca i argilošista u epi-zoni. Filiti su sitnozrne stene, niskog kristaliniteta i dobro izražene škriljave teksture. Izgrađeni su, uglavnom, od sericita, hlorita i kvarca, koji je znatno manje zastupljen. Ljuspice sericita imaju izrazitu planarnu i linearnu orijentaciju. Osim sericita, hlorita i kvarca u ovim stenama sreću se albit, rekristalisana organska materija, i retko, biotit. Izrazite su škriljavosti i karakterističnog svilastog sjaja i svetlucanja po površini. Boje su sive, sivozelene, do sivomrke ili zelenkaste. Struktura filita je lepidoblastična. Teksture su škriljave, često ubrane ili plisirane. Cepaju se lako po ravnima škriljavosti. Tada obrazuju tanke, ravne ploče, koje su zbog prisustva sericita uvek sjajne, zbog čega imaju karakterističan svilast sjaj. Filiti nastaju metamorfozom glinovitih stena. Između glinaca i filita postoji prelazna grupa stena argilošisti. Stene pelitske do metapelitske strukture, tamnosive do crne boje, zemljastog preloma i škriljave teksture. Na ravnima škriljavosti, nemaju sjaj koji je karakterističan za filite jer još uvek sadrže minerale glina dok je količina sericita u njima uglavnom mala. Sl.275. Filit i prelazna stena – argilošist Čvrstoća na pritisak im je mala, koja retko prelazi 30 MPa. Slabije su porozni i praktično vodonepropustljivi. Zapreminska težina im varira od 24 do 27 kN/m3. Nižeg su stepena kristaliteta. Manje su postojane na dejstvo mraza i atmosferilija, a u dodiru sa vodom osetno omekšavaju. Stoga je njihova građevinska primena ograničena ali ne i bezznačajna. Naime, filiti sa dobro izraženom cepljivošću u ploče, i ako su još postojani na mraz i vodonepropusni, koristite se za pokrivanje krovova kuća zbog čega su nazivani i „krovni škriljci“, popločavanje i kao izolacioni materijal. Kao materijal koji se lako kopa i drobi vrlo često se koristi i kao podloga za seoske i šumske puteve. Vojna i druga teška mehanizacija može se bezbedno kretati po filitskim naslagama Sl.276. Filiti, Ivanjica Filiti su rasprostranjene stene. Starosti su paleozojske, rifeo-kambrijum, karbon, devon. Najčešće su asocirani sa metapeščarima, metaalevrolitima i zelenim stenama. Najviše ih ima u Drinskom paleozoiku, gde su i na nekoliko mesta eksploatisani kao krovni škrilci (Golija), ima ih i u Istočnoj Srbiji (Kučaj), na jugu Srbije itd. Od kristalastih škriljaca koji imaju značaj sa aspekta građevinske upotrebe i uopšte u građevinarstvu, izdvajaju se: hloritski škriljci, talkšisti i amfibolski škriljci. .


205 /400

Ako ove stene sadrže do 10% bituminozne materije nazivaju se uljani škriljci i imaju potencijalno veliki značaj kao energetska sirovina.

Sl.277. Kuća pokrivena filitom  Zeleni škriljci – predstavljaju veliku grupu, mahom ortometamorfnih stena, nastalih pod sličnim uslovima. Zajednička im je škriljava tekstura, dok im struktura zavisi od preovlađujućih minerala i može biti i granoblastična i lepidoblastična i nematoblastična. Najvažniji minerali koji se u njima pojavljuju su epidot, hlorit, albit, talk, amfiboli, kvarc i dr. Ime dobijaju prema mineralnom sastavu (hloritski, albitski, talkni...).  Hloritski škriljci su niskog stepena metamorfizma. Izgrađeni su od hlorita, albita i kvarca. U ovim stenama često se sreću: sericit, epidot, cojsit, stilpnomelan, aktinolit, leukoksen, kalcit, ponekad i manganov granat, spesartin. Strukture su lepidoblastične, sa elementima granoblastične i porfiroblastične. Teksture su škriljave, retko masivne. Hloritski škriljci su karakteristične zelene boje zbog čega se često nazivaju i zelene stene ili zeleni škriljci (greenschists). Veoma su mekane stene, naročito ako imaju malo kvarca. Hloritski škriljci (tab.27) nastaju metamorfozom bazičnih magmatskih stena, bazalta, dijabaza, spilita, kada su orto porekla, i piroklastičnih stena, vulkanskih breča, aglomerata, tufova odnosna dolomitično-laporovitih sedimenata kada su para porekla. Hloritski škriljci su česte stene. U našoj zemlji su paleozojske starosti, ima ih i u mezozoiku, u okviru ofiolita kada su nastali u toku zatvaranja okeanskog prostora, metamorfozom stena okeanske kore. Hloritski škriljci paleozojske starosti najčešće su asocirani sa filitima, metapeščarima, kristalastim krečnjacima. Javljaju se u Drinskom paleozoiku, Kučajskom teranu, kod Rama na Dunavu, području Vlasine, u Istočnoj Srbiji itd. Hloritskih škriljaca u okviru ofiolita ima na Zlatiboru, Povljenu, Brezovici, na Šari itd. Sl.278. Hloritski škriljci, Ram Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

206 /400

 Masivne metamorfne stene  Mermeri je masivna stena nastala kontaktnim i regionalnim metamorfizmom kalcitskih i dolomitskih stena. Najčešće je kalcitska, ređe dolomitska stena. Kod minerala dolomita, koji je nestabilan na visokoj temperaturi, hemijski proces dedolomitizacije se odvija tako da nastaje mermer (kalcitski), a magnezijumov oksid pri prijemu vode prelazi u mineralnu vrstu brucit. CaCO3x MgCO3CaCO3+ MgO + CO2. Mermer najčešće nastaje metamorfozom u epizoni i mezozoni, ređe i u katazoni zemljine kore. Strukture je granoblastične – zrnaste, a teksture masivne. Zbog uvećanja kalcitskodolomitskih zrna pri metamorfozi stene, zrna se najčešće vide golim okom. To je jedan od bitnih elemenata za makroskopsko razlikovanje mermera od krečnjaka i dolomita. Kod krečnjaka, za koje je uobičajeno da se definišu kao jedre stene, zrna se ne vide golim okom, kriptokrsitalasta su. Pored kalcita i dolomita u mermerima se često nalaze i sporedni minerali: kvarc, liskun (cipolinski mermer), hlorit, grafit, organska materija i dr. Najčešće je mlečno bele boje, ako je prisutna organska materija stena je nijansi crne. Pojedine primese mermerima mogu dati vrlo lepe boje slonove kosti, zelenkaste nijanse, sive, žute. Nasuprot tome prisustvo pojedinih nepoželjnih minerala u mermerima (npr. kvarc, muskovit) čini ih lošijim nego što bi bili bez njih.Mermeri u kojima se javljaju ljuspice liskuna nazivaju se cipolintima, dok se mermeri sa primesama serpentinita nazivaju ofikalcitima. Sl.279. Krečnjak je matamorfisani ekvivalent mermera Čvrstoća na pritisak može biti vrlo različita, 54-266 MN/m2, najčešće oko 120 MN/m2 (MPa). Zapreminska težina mermera je 26,5-28,2 kN/m3. Ukupna poroznost je u granicama 0,3-4,3%, najčešće manja od 1%. Jedri mermeri predstavljaju odličnu podlogu i radnu sredinu za građevinske radove. Zbog dobrih fizičko-mehamničkih svojstava, relativno lake eksploatacije i dobre obradivosti, mermeri imaju široku primenu, naročito kao ukrasni kamen u arhitekturi (za spoljašnje i unutrašnje ukrasno oblaganje zgrada - zidne i podne ploče), za izradu spomenika, u hemijskoj industriji, vajarstvu itd. Mogu se seći u tanke ploče koje se lako glačaju i dobro poliraju, pa se stoga rado upotrebljavaju za oblaganje fasada, stubova, kamina, za stubišta i sl. Ispucale partije mermera koriste se kao tehnički kamen. Mlevenjem čistih kalcitskih mermera dobija se fina kamena prašina sa upotrebom u hemijskoj, prehrambenoj i kozmetičkoj industriji. Pri izboru mermera kao građevinski materijal treba posvetiti posebnu pažnju njegovoj poroznosti, upijanju vode, kao i otpornosti na mraz i postojanosti boje. Naime, zbog podložnosti promene boje i brzog gubljenja politure pod uticajem atmosferilija za spoljnu Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

207 /400

dekoraciju nisu pogodni obojeni varijeteti mermera. To nastupa kod mermernih ploča koje su sa većom količinom organske materije ili se nalaze u industrijskim područjima gde na njih utiču CO2 i H2S. Mermeri se lako raspoznaju po zrnastom izgledu, srednjoj tvrdoći (3-3,5 Mosove skalemogu se zaparati nožem), i po penušanju kada se preliju razblaženom sonom (hlorovodoničnom) kiselinom. Dolomitski mermeri, koji su veoma retki, preliveni sonom kiselinom ne penušaju. Mermer izložen kiselinom iz kiselog kupusa (rasola) kruni se (troši) ako je neprekidno izložen duže od tri meseca. Uslovi rada u mermerima i na mermerima su najčešće povoljni, kako na površini, tako i u podzemlju. Nalazišta: - beli mermer: Venčac -Aranđelovac, - beli, sivi, brečasti: Studenica, - dolomitski mermeri: Batočina - Lapovo. U našoj zemlji rasprostranjenost mermera je velika. Eksploatiše se na više mesta na Kosmetu, Studenici, Novom Pazaru, Užičkoj Požegi, Batočini i dr. Veliki kamenolom sa površinskom eksploatacijom kvalitetnih, belih u manjoj količini sivobelih, mermera je na Venčacu kod Aranđelovca, u okolini Studenice i Batočine - Lapova. U svetu su najpoznatiji mermeri sa grčkog ostrva Faros, iz okoline Atine, prutasti mermer cipolino sa grčkog ostrva Eubeja, Malaga - Španija, Vermont - SAD, Svazilend i dr. Najčuveniji mermer na svetu je iz kamenoloma Karara u Toskani, Italija.

Sl.280. Mermer, Venčac, Aranđelovac Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

208 /400

 Kvarciti – su metamorfne stene u kojima kvarc čini više od 80% mase stene. To su izrazito para stene nastale metamorfozom kvarcnih peščara sa silicijumskim vezivom ili od rožnaca. Metamorfoza peščara u kvarcit dešava se usled velikog pritiska i temperature. Takvi termodinamički uslovi vezani su za tektonsku kompresiju u orogenim pojasevima. U tehničkoj literaturi ovim stenama se pribrajaju i mnoge druge silicijske stene (dijagenetski stvoreni kvarciti, hidrokvarciti i dr.) ali petrografski pojam kvarcita obuhvata samo metamorfne stene nastale od peščara i rožnaca. Osim kvarca, kao bitnog minerala, u njima se mogu nalaziti i sporedni minerali: liskuni, hloriti, feldspati, oksidi gvožđa, granat i dr. Ako se poveća količina liskuna u njima, kvarciti postaju prelazne stene prema mikašistima; sa hloritima su prelazne stene prema hloritskim škriljcima; sa feldspatom su prelazne stene prema gnajsevima. Kvarciti su granoblastične strukture (zrnasta). Ponekad mogu imati sačuvanu strukturu kvarcnih peščara (blastopsamitsku). U tim slučajevima primarna klastična zrna kvarca su nešto krupnija a rekristalisala silicijumska vezivna masa obrazuje sitnozrne vence oko primarnih zrnaca (heteroblastična struktura). Teksture su masivne mada ima i škriljavih kvarcita. Kvarcna zrna su u ovim stenama često zupčasto srasla što steni daje veliku čvrstinu. Kvarciti su monomineralne stene izgrađene od kvarca. Čisti kvarciti su bele boje ali su najčešće, zbog primesa, sivi, mrki ili crni. Kvarcit u čiji je sastav samo mineral kvarc (čist kvarcit bez primesa) naziva se dinas kvarcit i koristi se za izradu dinas opeka koje imaju primenu pri oblaganju topioničkih peći. Sl. 281. Kvarcit je matamorfisani ekvivalent kvarcnog peščara Tvrdi su, krti, oštrih ivica na prelomima, malo porozni. Čvrstoća na pritisak je najčešće oko 200 MN/m2, varira u granicama 100-300 MN/m2.Zapreminska težina im jeod 25-26,8 KN/m3.

Sl. 282. Kvarcit, Užice Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

209 /400

U terenu se najčešće javljaju u vidu kvarcnih sočiva unutar različitih vrsta škriljaca. Izrazito su nepovoljne stene za rad u njima. Kao građevinski materijal imaju malu i ograničenu primenu iako su dosta čvrsti, upravo zato - zbog velike čvrstine jako teško se obrađuju. Naime, zbog oštrih ivica na prelomima nije pogodan za spravljanje tucanika za zastore pruga jer znatno haba pragove, na putnim zastorima se ređe upotrebljava jer se teško može uvaljati, osim kada mu se doda krečnjačka sitnež. Može se upotrebiti samo za grube građevinske radove. Prohodnost u njima je sigurna i dobra ali se gume i ostali „hodajući“ delovi vozila mnogo habaju. U pogledu stabilbosti objekta su odlična podloga i radna sredina, ali se u njima teško izvode radovi zbog znatne tvrdoće (vrlo velika potrošnja bušećih alatki). Sl. 283. Kvarcit- tehničke osobine Kvarciti se koriste u metalurgiji za pravljenje dinas vatrostalnih opeka i abraziva. U hemijskoj industriji primenjuju se u izradi različitih materijala otpornih prema kiselinama. Pojavljuju se u svim terenima izgrađenim od metamorfnih stena, kod nas, ima ga na više mesta u terenima sa kristalastim škriljcima. Eksploatišu se u rejonu, Užica,Gnjilana, Vranja, Južnoj Srbiji i dr. U Makedoniji se eksploatiše u Gostivaru, Zletovu...  Amfiboliti – su masivne metamorfne stene izgrađeni od amfibola, hornblende i intermedijarnog do bazičnog sastava, andezina, labradora, bitovnita. Od sporednih minerala karakteristični su sfen, ilimenit i magnetit. U ovim stenama mogu se javiti granat, piroksen, epidot, cojsit, a od sekundarnih kalcit, hlorit, leukoksen. To su stene visokog kristaliniteta i visokog stepena metamorfizma. Nastaju metamorfozom bazaltoidnih magmatskih stena – gabro magme (orto amfiboliti) ili na račun bazičnih tufova i laporaca (paraamfiboliti). Međusobno se teško razlikuju jer imaju isti ili sličan hemijski sastav, strukturu itd. pa se prilikom njihovih proučavanja mora biti izuzetno obazriv, naročito prilikom definisanja primarne stene od kojih su nastali. Boje su zelene, tamno zelene do crne. Sl. 284. Amfiboliti, Tulare Amfiboliti imaju nematonblastičnu strukturu, sa elementima granoblastične i porfiroblastične, ako sadrže krupna zrna granata. Teksture su škriljave ili masivne. Sreće se i trakasta, kada se smenjuju nagomilanja svetlih feldspata (intermedijarnog ili bazičnog Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

210 /400

plagioklasa) sa partijama tamnih, zelenih do crnih amfibola ili piroksena, ako su prisutni. U amfibolitima se ponekad uočavaju i dobro sačuvane reliktne strukture, blastoofitska, blastoporfirska, blastopsamitska itd. koje ukazuju na primarni sastav i poreklo stene od kojih su amfibolita nastali.

Sl.285. Amfiboliti i amfiboliti sa mikašistom Amfiboliti su vrlo čvrste i žilave stene. Čvrstoća im je 200-370 MN/m2, zapreminska težina 28-31 KN/m3, ukupna poroznost od 0,1 -5,7% ali je, kod jedrih i svežih, do 1%. Upotrebljava se kao i sve sveže dubinske magmatske stene. Ukoliko su sveži, mogu biti interesantan građevinski kamen. Vrlo su dobra podloga i povoljna radna sredina za građenje, ali je u njima teško izvoditi radove zbog znatne trvdoće (6 -7 Mosa) i žilavosti. Pri radu u njima mora se upotrebljavati eksploziv. Tehnička upotrebljivost im je ista kao I dubinskih magmatskih stena, iako se teško obrađuju. Posebno su pogodni za tucanik, kocku, ivičnjake i sl. Amfiboliti su stare stene. Javljaju se u Proterozoiku i Starijem Paleozoiku, u asocijacji sa drugim metamorfnim stenama, gnajsevima, mikačistima itd. Ovih stena ima i u ofiolitima gde su nastale metamorfozom bazičnih stena iz okeanske kore na visokim pritiscima i temperaturama, najvećim delom u toku zatvaranja okeanskog prostora. Pojavljuju se nešto ređe, a najviše su rasprostranjeni u Srpsko-makedonskom terenu gde se javljaju kao proslojci, debljine od nekoliko santimetara do preko jednog metra u gnajsevima i mikašistima, kod Lebana, Tulara itd. Veoma retko grade veće, samostalne masive, u okolini Bujanovca.


211 /400

 Serpentiniti - su masivne metamorfne stene koje nastaju dejstvom vode na peridotite – preobražajem bazičnih i ultrabazičnih (orto stena). Serpentiniti nastaju procesom autometamorfoze peridotita. Autometamorfoza je proces metamorfoze stene ostatkom sopstvenog rastopa, čija je temperatura oko 400 °C. Kada posle kristalizacije ultrabazične magme i obrazovanja peridotitskih stena, zaostane izvesna količina lakoisparljivih komponenata (vode, pre svega), na temperaturi od oko 400oC otpočeće hidrotermalni preobražaj primarnih minerala. Glavni sastojci peridotita olivin i ortopirokseni u ovakvim uslovima, primajući vodu, prelaze u serpentinske minerale. Tako će kompletna peridotitska masa biti transformisana u serpentinite. Kako minerali primarne stene nisu menjali svoju veličinu i odnose, serpentinit ima blastozrnastu (zrnastu) strukturu, a tekstura pretežno masivna.

Sl.286. Serpentinit ibarska dolina, Preobražaj peridotita u serpentinite nastaje i pod uticajem hidrotermalnih rastvora ili regionalnom metamorfozom a u prisustvu vode kada nastaju velike mase ovih stena. Boja serpentinita je svetlozelena ili, češće, tamnozelena do crna, sa pegama ili prugama beličaste, žućkaste do mrke boje (kada nisu sveži).

Sl. 287. Serpentinit ibarska dolina i Mnt. Avic (Aosta), Italija Mase serpentinita su često izlomljene i ispresecane mnogim prslinama duž kojih se, naizgled kompaktni monoliti, lako razlamaju. Duž ovih prslina serpentin je obično uglačan, sjajan, i posut, beličastim, žućkastim i zelenkastim mrljama. Prsline su prožete žilicama magnezita, azbesta i opala. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

212 /400

Čvrstoća na pritisak je zavisna od stepena isprskanosti i ispucalosti, a kreće se najčešće od 70 do 250 MPa. Zapreminska težina im je oko 26 kM/m3. Zbog ispucalosti nemaju primenu i čak ih treba izbegavati kao građevinski kamen. Izuzetno, dobro vezane serpentinske breče mogu biti veoma dekorativne i cenjene kao arhitektonski kamen. Rad u serpentinitima je veoma težak. U rudnicima sa podzemnom eksploatacijom i tunelima serpentiniti, usled procesa serpentinizacije, povećavaju svoju zapreminu (bubre), usled čega se drobe i lome, pri čemu otežavaju eksploataciju u samom rudniku i predstavljaju veliku opasnost za rudare. Serpentiniti su značajni kao nosioci korisnih mineralnih sirovina. U njima se javljaju ležišta hrizotila, azbesta, talka i magnezita. Sva naša nalazišta hroma nalaze se u serpentinitima. Talk se koristi kao sirovina za industriju guma, kao punilo, zatim u kozmetici, elektro i mašinskoj industriji. U našoj zemlji ove stene su veoma rasprostranjene. Uglavnom su jurske, ređe paleozojske starosti (u istočnoj Srbiji) mahom uz lokalnosti sa ultrabazičnim stenama. Najveće mase serpentinita kod nas nalaze se na Maljenu, Suvoboru, Kopaoniku, dolini Ibra, Povlenu i Zlatiboru. Manje ili više isprekidane zone serpentinita protežu se duž celog Balkanskog poluostrva, od Alpa pa sve do Jegejskog mora. * Dinamo-metamorfne stene - nastaju duboko ispod površine Zemlje delovanjem visokih pritisaka i temperatura (eklogit, granulit). Eklogiti - su masivne dinamo metamorfne stene. Nastaju metamorfozom bazičnih stena u odsustvu vode (u tzv. suvim sistemima), na vrlo visokim pritiscima i temperaturama, u eklogitskoj faciji, na temperaturama iznad 7000C i pritiscima većim od 8 kbara. Stene bazičnog karaktera, visokog kristaliniteta i stepena metamorfizma, orto porekla, boje zelene -

Eklogiti nastaju pri visokim pritiscima (>10 kbar) u širokom rasponu temperatura. Po postanku razlikuju se tri tipa eklogita: A-tip: stabilni u gornjem omotaču pri temperaturama većim od 1000 °C i pritiscima većim od 20 kbar. Nalaze se kao ksenoliti u alkalnim bazaltima i uz peridotite. Granoblastični su, homogene teksture B-tip: stabilni pri temperaturama 600°C - 800°C, pritisci 12 kbar - 20 kbar . Nalaze se kao sočiva, šlire, zajedno s amfibolitima u kristalastim terenima, a mogu biti i škriljave teksture. Smatra se da nastaju iz različitih protolita za vreme kontinentalne kolizije. Pokazuju retrogradne reakcije i prelaze u amfibolite. C-tip: stabilni pri temperaturama 400°C - 550 °C i pritiscima 12 kbar - 20 kbar. Imaju škriljavu teksturu, a mogu, pored minerala kritične parageneze, sadržati još kvarc, disten, epidot ili cojsit. Smatra se da nastaju u zonama subdukcije.


213 /400

Izgrađeni su od granata i omfacita (natrijumskog piroksena). Eklogiti su teške stene, specifične gustine preko 3, zbog velikog sadržaja granata.

Sl. 288. Metamorfni facijesi:eklogitni facijes-ofmacit i granat Od granata javlja se almandin ili pirop (retko) koji su obično idiomorfno razvijeni i veoma krupni. U eklogitima Ogošta, kod Bujanovca granati su veličine ljudske šake. Sveži uzorci imaju veoma upadljiv izgled, sa crvenim do rozim granatom (almandin pirop) u zelenoj osnovi koja je građena od Na-piroksena – omfacita. Sl. 289. Eklogiti:nastanak od peridotita i razni oblici U ovim stenama mogu se javiti male količine plagioklasa, hornblende, biotita i kvarca. Kao sporedni sastojci prisutni su sfen, rutil, kvarc, magnetit itd. Struktura eklogita je granoblastična sa elementima porfiroblastične i pojkiloblastične, kada granat uklapa piroksen. Tekstura ovih stena je, kao što je pomenuto, masivna. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

214 /400

Ekologiti se javljaju kao sočiva u gnajsevima (tzv. obični eklogiti) kada su nastali metamorfozom bazičnih stena koji su izlivene ili intrudovane u sedimente. Ove stene javljaju se i kao žice u peridotitima. Izgrađene su od piropa, hromnog piroksena i pojedini autori ih ne svrstavaju u grupu eklogita već ih nazivaju granatskim piroksenitima. Eklogiti se javljaju i u subdukcionim zona. Nastali su podvlačenjem okeanske litosfere pod okeansku, ili kontinentalnu litosferu. Praćeni sa asocijacijom metamorfnih minerala karakterističnih za područja visokih pritisaka i niskih temperatura: lavsonitom, glaukofanom, ribekitom itd. Nastaju na znatno nižim temperatura u odnosu na obične eklogite, 0 temperaturama do 500 C i pritiscima iznad 8 kilobara. Običnih eklogita ima kod Bojnika (Lebane) i na Poslinskim planinama. Sl.290. Eklogit, Bojnik - Granuliti su stene koje nastaju pri veoma visokim pritiscima i temperaturama (slično eklogitima), kada muskovit nije stabilan i zamenjuje se kalijskim feldspatom i aluminijskim silikatima (distenom, silimanitom). To su temperature iznad 8000C i pritisci preko 8 kilobara. Prema mineralnom sastavu dele se na dve grupe: Leukokratni ili beli granuliti, nastali metamorfozom kiselih magmatskih stena, granitoida ili klastičnih sedimentnih stena, peščara. Izgrađeni su od ortoklasa, distena, silimanita, granata, piroksena i kvarca. Od sporednih minerala česti su rutil i cirkon. Strukture su granoblastične, sa elementima porfiroblastične, bele boje, masivne teksture Javljaju se kao trake, sočiva u gnajsevima, retko grade veće mase Melanokratni ili crni granuliti, nastali metamorfozom bazičnih magmatskih stena ili, tufoznih do laporovitih sedimenata. Izgrađeni su od bazičnog plagioklasa, ortopiroksena i granata. Od akcesornih minerala sreću se klinopiroksen, kvarc, magnetit rutil. Boje su crne, strukture granoblastične sa elementima porfiroblastične. Ove stene asocirane su sa amfibolitima. Javljaju se kao trake, sočiva u gnajsevima (leukokratni granuliti), retko grade veće mase. Crni granuliti asocirani su sa amfibolitima. Kontaktno-metamorfne - prodiranjem magme u okolnu stensku masu, na njihovom kontaktu dolazi do „prženja“ stena (korniti); Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

215 /400

Korniti si termokontaktne stene koje nastaju na samom kontaktu magme i okolnih, glinovitih stena, odmah iza zone injekcionih i mešanih stena. Prema stepenu metamorfizma odgovaraju temperaturama iznad 6000C stepeni i pritiscima do 3 kbara. -

Korniti su obično sitnozrne stene, tamne boje i veoma tvrde. Teksture su masivne ili trakaste. Izgrađeni su od biotita, augita, kordijerita, andaluzita, feldspata (ortoklas, prelazni do bazični plagioklas), hornblende, kvarca itd. U ovim stenama sreću se i granati. Strukture su granoblastične (koja se često naziva i kornitska), ponekad porfiroblastične, kada se u steni javljaju porfiroblasti andaluzite, kordijerita i feldspata. Osnova stene (matriks) izgrađen je od sitnih zrna feldspata, kvarca, muskovita (sericita), biotita. u kojoj, kao porfiroblasti, leže pomenuti minerali. U kornitima koji su udaljeniji od kontakta, naročito ako su nastali metamorfozom peščara, uočavaju se i reliktne strukture, sačuvani klasti kvarca, feldspata, liskuna itd. Korniti se javljaju u kontaktnom oreolu Kopaonika, Boranje itd. Zona kornita udaljavajući se od kontakta postepeno prelazi u zonu bobičavih škriljaca. Sl.2921. Kornit, Radalj. Kataklastično-metamorfne - delovanjem usmerenog dinamičkog pritiska (npr. smicanje dva bloka stena (skarnovi, mermeri). Skarnovi - nastaju na kontaktu kiselih, graintskih magmi bogatih lakoisparljivom komponentom i krečnjaka. Za stvaranje skarnova sistem mora biti otvoren kako bi se oslobodio CO2 iz karbonata a calcijum, magnezijum i gvožđe (zavisno od sastava karbonata), ušli u reakciju sa magmom. Skarnovi su srednjezrne do grubozrne stene, masivne do trakaste teksture. Boje su, zavisno od mineralnog sastava, zelene, bele, crvene, ponekad i crne. Zavisno od sastava magme i vrste karbonata skarnovi imaju raznolik mineralni sastav. Sl.292. Skarn Udaljavanjem od kontakta opada i temperatura zbog čega se javlja i zonarnost u mineralnom sastavu. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

216 /400

Zavisno od karaktera magme kao i vrste karbonata (kalcita ili dolomita) skarnovi mogu imati veoma raznolik mineralni sastav. Pri tome se, zbog stalnog temperaturnog gradijenta u kontaktnom oreolu javlja zonarnost u rasporedu određenih minerala koji grade skarnove. U zavisnosti od karaktera i veličine intruzije u kontaktnim oreolima sa karbonatnim stenama razlikujemo tri zone: - zona neposrednog kontaktna: sastav: pirokseni, plagioklas (anortit-bitovniz-labrador), granat, vezuvijan, volastonit, kvarc, magnetit, kalcit - zona srednjeg kontakta: amfiboli ± piroksen, granat, volastonit, plagioklas (andezit, oligoklas), epidot, ± biotit, kalcit, kvarc, sfen, Fe-sulfidi, magnetit - zona spoljašnjeg kontakta: amfibol (aktinolit/tremolit), epidot, kvarc, kalcit, Fe-sulfidi, prenit, hlorit, magnetit Skarnovi formirani neposredno uz kontakt sa velikim i dubokom intruzijama mogu biti izgrađeni od augita, diopsida, hedenbergita, granata (grosularsko-andraditskog tipa), feldspata, vezuvijana, volastonita, magnetita itd. Skarnovi koji su stvoreni dalje od kontakta sadrže sledeće minerale: tremolit, aktinolit, epidot, cojsit, plagioklas (albit do andezit), malo volastonita i granata, prenita itd. Prilikom stvaranja skarnova sistem mora biti otvoren kako bi se oslobodio CO2 iz karbonata. Strukture su granoblastične, retko nematoblastične porfiroblastične i pojkiloblastične. Skarnovi su nosioci orudnjenja. U unutrašnjoj zoni skarnova, neposredno uz kontakt, mogu se stvoriti značajna ležišta magnetita, volframit i molibdenit i obrazovati rudna ležišta. Skarnovi mogu biti i nosioci sulfidnih ruda Cu, Pb-Zn, retkih metala. Tako su, na primer formirana skarnovska ležišta sa magnetitom na kontaktu granodiorita i karbonatnih stena na Kopaoniku (rudnici Suvo Rudište, Suva Ruda) i na Boranji u zapadnoj Srbiji. Između skarnova i kornita postoje postupni prelazi. Takve stene nazivamo skarnoidi.

Sl.293. Skarnovi, Jaram, Kopaonik.


217 /400

Sl. 294. Važnije metamorfne stene 3.5.4. Građenje u terenima izgrađenim od metamorfnih stena Prilikom opisa pojedinih vrsta stena napomenuto je da one, u zavisnosti od strukturnoteksturnih karakteristika, mogu biti korišćene u građevinske svrhe. Pošto su strukturno-teksturne osobine već prikazane uz petrografske opise stena na tome se neće ponovo zadržavati – prikazaće se neke druge osobine koje su od značaja za upotrebljivost stena. Među metamorfitima je najmanji broj ekonomski korisnih stena pogotovu ako im je tekstura izrazito škriljava (izuzetak čine argilošisti). Gnajsevi su po sastavu stene srodne granitima ali im teksturne karakteristike a sa njima i primenljivost varira. Tipovi masivne i ujednačene krupnoće zrna upotrebljivi su kao građevinski kamen. Eksploatišu se kod Vršca, u okolini Leskovca, itd. Amfiboliti su stene izgrađene od amfibola i plagioklasa i tamnozelene do potpuno crne boje. Masivni amfiboliti su dobar građevinski kamen ali se ne javljaju u većim masama. Mikašisti su veoma škriljave i liskunom bogate stene koje nemaju primene. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

218 /400

Argilošisti i filiti su niskometamorfne stene finog zrna, tamnosive do crne boje i javljaju se u tankim pločama koje se lako cepaju. Upotrebljavaju se kao krovni škriljci jer imaju malu poroznost i otporni su na atmosferilije. Ima ih kod Ivanjice. Kvarciti su monomineralne masivne metamorfne stene, veoma čvrste i nepogodne za obradu te u građevinarstvu praktično neprimenljive. Upotrebljavaju se u industriji silicijskih opeka, abraziva i dr. Škriljci imaju promenljiv mineralni sastav i škriljavu teksturu, a uglavnom su lepidoblastične, ređe granoblastične strukture. Prema vodećem mineralu razlikujemo, amfibolske, talkne, hloritske, epidotske i dr. varijetete. Talkni škriljci imaju primenu u kozmetičkoj, hemijskoj, industriji guma, hartije i pestiticida. Mermeri su veoma značajne pretežno monomineralne kalcitske ili dolomitske stene. Strukture su mozaične, teksture masivne, boje bele, sive, zelenkaste, rumene. Koriste se kao izvanredan građevinski, arhitektonski i skulptorski kamen, specijalno ako se mogu dobiti krupniji blokovi. U našoj zemlji se eksploatišu na Venčacu, kod Studenice, kod Pirota, kod Dečana. Mermeri slabo naglašene škriljave teksture sa liskunom - cipolini mogu predstavljati lep arhitektonski kamen. Ima ih kod Kačanika. Skarnovi i korniti su kontaktno metamorfne stene ograničenog obima pojavljivanja. One su po pravilu kompaktne i velike čvrstine. Primena postoji samo kod nekih vrsta, kao što su na primer korniti koji se koriste u industriji vatrostalnih materijala i volastonitski skarnovi kojih ima na Kopaoniku. Serpentiniti su stene nastale preobražajem peridotita. Masivne su, tamnozelene boje, veoma često ispucale i prožete žilicama magnezita ili azbesta. Ako su lepih boja i sveži da se od njih mogu dobiti ploče ili veći blokovi serpentiniti se mogu koristiti kao arhitektonski kamen. 3.5.4.1. Građenje u terenima metamorfnih stena Tereni izgrađeni od serpentinita zbog ispucalosti su nepogodni i za površinske i podzemne radove. Oni su zbog toga jako podložni eroziji te se kosine u njima brzo obrušavaju. Ako se u takvom terenu mora graditi, a u Srbiji i bivšoj Jugoslaviji je to veoma čest slučaj, mora se vršiti obezbeđenje zaseka i useka. Prohodnost za vozila i mehanizaciju je dobra pogotovu u suvi serpentinitima. Tereni izgrađeni od gnajseva, amfibolita i amfibolskih škriljaca imaju povoljne karakteristike i za temeljenje i za podzemne radove. Ako su pak škriljave teksture stabilnost im se jako smanjuje. Škriljci nižeg stepena kristaliniteta imaju dobra svojstva za izradu temelja ako su sveži, izrada podzemnih prostorija i zaseka je teža a kao građevinski materijali ove stene se i ne koriste. Mermeri imaju sve dobre karakteristike potrebne za izgradnju, kako površinskih, tako i podzemnih objekata. Naravno, kao i kod krečnjaka, karstifikacija smanjuje stabilnost ovakvih terena. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

219 /400

Ponovimo:


220 /400


221 /400

Deformacione struktre u metamorfizmu su rezultat uticaja povišenog pritiska - pri povišenom pritisku stena prolazi kroz nekoliko faza deformacija: a) krta deformacija (T < 250°C), b) duktilna deformacija (250°C < T < 800°C) i c) tačka loma zavisi od temperature, pritiska, napregnutosti i sastava materijala


222 /400


223 /400

Protolit (prekursor) - pimarna - ishodišna stena, čijom metamorfozom nastaje metamorfna stena. Protolit može biti: orto (magmatska stena), para (sedimentna stena) i orto-para (već metamorfisana stena).

Sl.295. Vrsta protolita: orto, para i orto-para Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

224 /400


225 /400

Sl.296. Razvoj – faze metamorfizma škriljaca Progradni i retrogradni metamorfizam  Progradni metamorfizam: Rast stepena metamorfizma sa vremenom kako stena dolazi pod više metamorfne uslove.  Retrogradni metamorfizam: Smanjenje stepena metamorfizma zbog hlađenja stena (“oporavak“ od metamorfnog ili magmatskog događaja) ili zbog njihovog izdizanja u pliće nivoe. Donja granica metamorfizma - Donja temperaturna granica metamorfizma prelazi u dijagenezu, granica nije čvrsto određena (180 - 200 0C). - Procesi dijageneze i alteracije se teško razlikuju od metamorfnih procesa. - Metamorfizam počinje u temperaturnom rasponu od 150 - 180 0C za najnestabilnije tipove protolita. - Neki od minerala iz grupe zeolita su dijagenetskog porekla, a neki metamorfnog granica je nejasna.


226 /400

Sl.297. Metamorfni facijesi - granice između facija Na grafikonu su označene oblasti sa imenina facija, predstavlja približan opseg temperature i pritiska u kojima se stvaraju mineralne grupe sa istim karakteristikama. Na primer, stena podvrgnuta pritisku i temperaturi u tački A (4,5 kbara i 400 0C) ima karakteristike facije „zelenih škriljaca“. Sa grafikona vidi se da se granice pritiska i temperature između facija ne mogu precizno odrediti, a prelazi između facija su postepene i lagane.


227 /400

4. GELOŠKA ISTORIJA ZEMLJINE KORE U toku svog razvoja Zemlja je evoluirala i prošla kroz različite transformacije, koje su ostavile vidljive tragove u stenama koje danas grade litosferu. Mnoge promene su ostavile jasne tragove i na kontinentima i u morima, na osnovu čega se, pažljivim izučavanjem, može doći do određenih zaključaka i utvrđivanja redosleda događaja i zakonitosti. To je doprinelo da se danas sa dosta objektivnosti ima slika o evoluciji zemljine kore, mada ima pojava koje nisu dovoljno ubedljivo razjašnjene. Složenost tih istraživanja uslovljena je i činjenicom da se čovek pojavio tek u poslednjem stadijumu razvoja, a da pisanih tragova ima u toku zanemarljivo kratkog vremena (2 - 3 hiljade godina). Mnoge promene uslovljene snažnim tektonskim pokretima usložnjavaju izučavanje prethodnih stanja i promena koje su dovele do sadašnjeg. Činjenica je da se istraživanja u okviru Istorijske geologije u najvećoj meri zasnivaju na istraživanju sedimentnih stena i njihovih slojeva, što je uslovilo da se istorijska geologija ponekad poistovećuje sa stratigrafijom. Ona međutim, u središte proučavanja stavlja evoluciju sedimentnih sredina u kojima su pod raznim uslovima živeli razni organizmi i nastajali sedimenti, njihovi kompleksi, formacije i drugi vidovi genetskih celina, kao i sve procese i promene koji su se na dugom putu razvoja litosfere stalno smenjivali. Izučavanjima evolucije zemljine kore (ili stratisfere kao najvišeg dela litosfere) utvrđeno je da se taj razvoj odigravao kroz više odvojenih vremenskih celina - epoha, koje imaju svoje specifičnosti i da je razvoj išao po nekim zakonitostima, te da u prirodi nema haosa i slučajnosti. Proučavanjem starosti Zemlje bavi se istorijska geologija ili stratigrafija.

Sl.298.Geološko vreme - epohe i živi svet – paleontološka metoda


228 /400

4.1. Pregled geoloških razdoblja Istorijski razvoj Zemlje podeljen je na epohe slično razvoju ljudske civilizacije. Kao što se istorijski razvoj čovečanstva deli na prastaro, staro, srednje i novo doba ili ere, tako se i razvoj Zemlje deli na slične epohe, ali sa neuporedivo dužim trajanjem. Dok se razvoj ljudske civilizacije meri hiljadama godina, istorijski razvoj Zemlje se deli na epohe koje su trajale desetine i stotine miliona godina - početak pre 4,6 milijardi godina. Istorija Zemlje je, uglavnom na osnovu razvoja živog sveta, podeljena na nekoliko odeljaka, (na ere, periode, epohe, katove i potkatove). Proučavanjem starosti Zemlje bavi se istorijska geologija ili stratigrafija. U geološkoj hronologiji (tabela 28) ere se dele na manje vremenske jedinice, tj. periode, a one dalje na epohe. Sedimentne stene stvarane za vreme jedne ere nazivaju se grupe, što znači da svakoj eri odgovara grupa sedimenata. Geološkim periodama odgovaraju manje naslage sedimenata koje se nazivaju sistemi slojeva, koji se dalje dele na serije slojeva, koje opet odgovaraju manjim vremenskinm razdobljima, tj. epohama. Odeljci serija nazivaju se katovi, koji se dalje dele na potkatove, a ovi na zone, koje su najmanje stratigrafske jedinice slojeva. Tabela 28 EON

GEOLOŠKA ERA

PERIODA Kvartar (Q)

KENOZOIK (Kz) (Novo doba)

Neogen (Ng)

FANEREZOIK

Paleogen (Pg) Kreda (K) MEZOZOIK (Mz) (Srednje doba)

Jura (J)

Trijas (T)

PALEOZOIK (Pz) (Staro doba)

Perm (P) Karbon (C) Devon (D) Silur (s) Ordovicijum (O) Kambrijum (Cm)

Proterozoik(Ptz) PREKAMBRIJA ALGONKIJA (P) Arheozoik (Ar) ARHAIK KOSMIČKA ERA

EPOHA Holocen (Q2) Pleistocen (Q1) Pliocen (Pl) Miocen (M) Oligocen (Ol) Eocen (E) Paleocen (Pc) Gornja kreda (K 2) Donja kreda (K 1) Gornja jura (J3) Srednja jura (J2) Donja jura (J1) Gornji trijas (T3) Srednji trijas (T2) Donji trijas (T1)

PERIODTRAJANJE (miliona godina)

1 do današnjeg dana 10 15 25

30 70

45

40

155

345 545 x 106 1700 x 106 >2600 x 106 3300 x 106


229 /400

Podela Zemljine istorije na eone, ere, periode, itd. nije ista svuda u svetu. Isto tako postoje razlike i u tumačenjima, odnosno, određivanju apsolutne starosti Zemlje. Ipak, generalno gledano, eoni su najkrupnije jedinice podele (osim supereona koji se u stranoj literaturi koristi za prekambrijum zbog dužine trajanja), potom u okviru eona se izdvajaju ere, u okviru jedne ere izdvajaju se periode a u okviru jedne periode epohe. U Srbiji usvojena je i praktikuje se sledeća podela fanerozoika (tabela 28). Debljina stena stvaranih u prekambriji iznosi nekoliko desetina kilometara. Od njih su izgrađeni veliki delovi postojećih kontinentalnih blokova, a mahom su potpuno metamorfisane. Kvartar se svrstava u fanerozoik i to je perioda koja još uvek traje. Karakteristično za kvartar (Q) je da se u svetu vode polemike oko toga da li kvartar treba izdvojiti kao posebnu eru zbog svoje specifičnosti. Kosmička era je trajala oko 1.200.000.000 godina i bez pouzdanih podataka je. Obuhvata složen proces izdvajanja pramagline (gasne nebule) u sistem planeta i gravitacionu diferencijaciju protoplanete Zemlje na koru, omotač, jezgro i redukcionu atmosferu. Prekambrijski period je obeležen stvaranjem sedimentnih stena, nastankom anaerobnih bakterija, stvaranjem kiseonika u atmosferi i zelenih algi (na kraju prekambrijuma). Prekambrija je najstarija i najduža era u istoriji Zemlje (trajala je 3,9 milijardi godina). Podeljena je na tri periode - rifej, arhaik (period bez života) i algonkiju („zora života“). Pretpostavlja se da je organski svet počeo da se razvija pre oko 3,5 miliojardi godina. Činile su ga najjednostavniji oblici života – bakterije Tokom prekambrije na Zemlji je bilo veoma malo kopnenih površina. Paleozojska era je trajala oko 345 miliona godina a podeljena je na šest perioda: kambrijum, ordovicijum, silur, devon, karbon i perm. U početnoj fazi paleozoika šire se primitivne vodene biljke a kasnije ih smenjuje veliko papratoliko drveće koje je u periodu karbona omogućilo formiranje ležišta uglja. Od životinja pojavljuju se školjke, korali, morske zvezde a pred kraj ove ere i ribe kao prvi predstavnici kičmenjaka. U paleozoiku (stari život) nastaju prve kopnene biljke, ribe, vodozemci i gmizavci, da bi u mezozoiku (srednji život) nastale ptice i dinosaurusi kao najdominantniji kičmenjaci na kopnu. Krajem mezozoika pojavljuju se prvi sisari, koji će biti dominantna vrsta tokom kenozoika (savremeni život). U ovoj eri postojalo je jedinstveno kopno Pangea koje se sastojalo iz delova današnjih kontinenata. Pangea (jedinstveno kopno) i Pantalasa, jedinstveni okeanski prostor su postojali do kraja trijasa, kad se otvara novi okeanski prostor - Tetis (Mediteransko more), koji razdvaja Pangeu na Lauraziju (današnja Evropa, Azija i Severna Amerika) i Gondvanu (Australija, Afrika, Južna Amerika, Antarktik i Indija južno od reke Gang). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

230 /400

Sl.299. Pangea i njen “raspad” Krajem jure (pre nekih 140 miliona godina) Gondvana se razdvaja na Južnu Ameriku, Afriku (uz koju su i dalje Antarktik i Australija) i Indiju.

Krajem krede otvara se Atlanski okean koji razdvaja Australiju i Antarktik.

Sl. 300. Nalazišta fosila u Vreme raspada Pangee

Najstariji fosilni ostaci savremenog čoveka (Homo sapiens idaltu) su otkriveni u istočnom delu Etiopije. Delovi kostura starosti oko 160.000 godina potvrdjuju teoriju da su naši preci poreklom sa Afričkog kopna odakle su se proširili po celom svetu. Naučnici su dali ime “idaltu" što znači “starac". Tri otkrivene lobanje pokazuju veliku sličnost sa lobanjama današnjih ljudi, osim po malo više naglašenim obrvama. Pre ovog otkrića najstariji ostaci su bili stari oko 100. 000. godina. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

231 /400

Stene stvarane u paleozojskoj eri su sada najvećim delom metamorfisane, a manjim delom su ostale nepromenjene, tj. slojevite, masivne i većinom čvrste i dobro vezane. U njima se mogu naći fosilni ostaci koji karakterišu doba starog organskog sveta i koji su ponekad dobro sačuvani. U kambrijumskim sedimentima ima najviše ostataka izumrlih zglavkara (trilobita) i crvuljaka (brahiopoda). Ordovicijum karakteriše pojava krečnjačkih algi, korala, a u devonu prve prave kopnene biljke. U karbonu se jako razvija niže bilje, gde su tadašnji paprati dostizali visinu sadašnjih stabala listopadnog bilja (do 30 m), a u životinjskom svetu javljaju se vodozemci. Perm karakteriše pojava četinara i gmizavaca.

Sl.301.Geološko vreme- epohe i živi svet - radiometrijska (izotopska) metoda Mezozojska era je trajala oko 155 miliona godina. Deli se na tri periode: trijas, juru i kredu. U ovoj eri intenzivno se razvija oganski svet – ptice i sitni sisari, dok gmizavci dostižu svoj nejveći razvitk. Od živog sveta za mezozojsku eru naročito je karakterističan razvoj gmizavaca. U velikim morskim basenima nataložena je ogromna količina sedimentnog stenovitog materijala – krečnjak i dolomit. Nabiranjem ovih stenovitih slojeva obrazuju se mlade venačne planine u sadašnjoj Evropi, Severnoj i Južnoj Americi Aziji i seveozapadnoj Africi. Stene stvarane u mezozoiku su većinom čvrste i dobro vezane, mestimično metamorfisane. Krajem mezozika nastupaju značajne promene u organskom svetu – izumiru dinosaurusi. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

232 /400

Kenozojska era trajala je oko 56 miliona godina. Obuhvata dve periode: tercijar (paleogen i neogen) i kvartar, kome pripada i današnje doba. Za tercijarni period naročito je karakterističan razvoj kičmenjaka i kopnenog bilja (cvetonoša). U pleistocenu (starijoj epohi kvartarnog perioda) postaje čovek. Iz tog vremenskog razdoblja pronađeni su ostaci (vilica) i najstarijeg fosilnog pračoveka u blizini Pekinga, za koga se smatra da je živeo pre milion godina. Ova era je karakteristična po pojavi sisara koji se dele na biljojede i mesojede, kao i po daljem oblikovanju kopna tj. izdizanju planina (Alpi, Himalaji, Kavkaz, Andi, Pirineji, Apenini, Dinaridi, Karpati...). Kvartar je počeo pre oko 2 miliona godina a deli se na dve epohe – pleistocen (poslednje ledeno doba) i holocen. U ovoj periodi se pojavio čovek pa kvartar često označavaju i kao antropogen. Najstariji pronađeni fosilni ostaci peronađeni su u istočnoj Africi, između planine Kilimandžaro i jezera Viktorija. Kvartar je počeo intenzivnim zahlađenjem koje je dovelo do formiranja debelog ledničkog pokrivača. Sedimentne stene stvarane u kenozoiku su većinom slabije vezane i meke, ili su potpuno nevezane. Izuzetno one mogu biti i metamorfisane u kontaktnima sa magmatskim probojima. Tačno utvrđena starost stenskih masa u sklopu terena, kao i njihovi međusobni odnosi, u značajnoj meri olakšavaju preciziranje litogenetskih jedinica od površine terena do neke dubine. Na bazi tih elemenata moguće je relativno puzdano prikazati litogenetske jedinice kako u prvoj projekciji, na karti, tako i u vertikalnom ili bilo kom drugom preseku. Profili terena koji su urađeni na bazi litogenetskog sastava terena predstavljaju opšte geološke profile terena. Kada se osim tih litogenetskih podataka poseduju i podaci koji su rezultat istražnog bušenja, pregleda iskopa istražnih galerija, istražnih okana ili drugih istražnih radova, mogu se uraditi precizniji profili terena, koji se uobičajeno nazivaju inženjerskogeološki profili ili preseci terena. Oni mogu biti opšte ili specijalne namene. Dobro poznavanje litogenetske starosti sedimentnih tvorevina i to onih koje su nastale u relativno velikim sedimentacionim basenima, omogućuje relativno jednostavno njihovo prikazivanje na odgovarajućim litološkim profilima terena. Osnovna prirodna zakonomernost je da su u dubljim delovima sedimentnog basena taloženi stariji sedimenti, a potom mladji preko njih. Zanemarujući određene nepravilnosti koje mogu nastupiti u priobalnim delovima sedimentacionog basena, u dubljim delovima basena su uslovi taloženja relativno pravilni i istaložavani sedimenti su u prvobitnom položaju horizontalni, ili približno horizontalni - subhorizontalni. Po nastanku sedimenata, u dugotrajnom vremenskom periodu, dolazilo je do mnogobrojnih izmena prvobitno nastalih sedimenata slojeva, vršena je njihova konsolidacija ili drugi vidovi dijagenetskog očvršćavanja, kao i procesi tektonskih poremećaja. Kao najbitnija posledica tih poremećaja je njihovo dovođenje u nagnuti položaj, sa promenljivim padnim uglovima, koji variraju do vertikalnog položaja. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

233 /400

4.2. Stratigrafska hronologija Sve do početka XX veka nije postojala mogućnost da se starost pojedinih mineral, stena i geoloških formacija izražava u apsolutnom vremenskom trajanju, već su se geolozi služili relativnim pojmovima “odgovara”, “mlađe” ili “starije” od neke već poznate geološke tvorevine. To je tzv. relativna geološka starost, za razliku od apsolutne geološke starosti, kod koje se protekli vremenski period izražava brojem godina. Postoje razrađene metode za određivanje i jedne i druge geološke starosti. U tu svrhu koriste se “dokumenti” dobijeni na tri osnovna načina: Stratigrafska hronologija (litološka metoda) je najstarija metoda pomoću kojih se određuje starost Zemljine kore. Zasnovana je na međusobnom položaju pojedinih geoloških tela (slojeva, magmatskih proboja i sl.), njihovom sastavu i izgledu. Za odredjivanje geološkog vremena razvoja Zemlje, koriste se termini vremenskih intervala, počev od najdužih do najkraćih: eon, era, period, epoha, i doba. Svrha geoloških istraživanja je određivanje geološke starosti stena i uslova u sredinama u kojima su se stvarale. Geološka starost odredjuje se: - kao relativna kroz relativne odnose između pojedinih vrsta stena u vertikalnom profilu, i - kao apsolutna starost koja se definiše godinama. Za svaku od ovih određivanja starosti koriste se odgovarajuće metode. Osnovni preduslov za što tačnije i celovitije rekonstrukcije redosleda događanja u razvitku života na Zemlji i promena u prostornim odnosima između stena litosfere jeste poznavanje starosti stena. Različitim metodama, sa manje ili više tačnosti, ta se starost može odrediti relativno i apsolutno (radiometrijski). Za određivanje relativne starosti najviše se koriste podaci iz sedimentnih stena – „dnevnik svakodnevnog zapisa u životu sedimentnih stena“. Relativna starost magmatskih i metamorfnih stena određuje se na osnovu njihovih odnosa sa sedimentnim stenama poznate (takođe relativne) starosti. Pri tome se posebno koriste metode superpozicije, litološka metoda i paleontološka metoda. Starost ili hronološki sled geološke građe i događaja, kako je rečeno, može se odrediti i izraziti putem: 1. Relativne starosti (odnos “mlađe-starije”) (npr. “granit je mlađi od okolnih metamorfnih stena kroz koje je probio, a stariji je od pokrovnih sedimenata”), 2. Apsolutne starosti - radiometrijska (izotopska) metoda (u mil. god.) (“starost granita je npr. 90 miliona godina”). Utvrđivanje relativne starosti najčešće se zasniva na: 1. Principu superpozicije, 2. Fosilnom sadržaju (paleontološka metoda) i 3. Odnosu međusobnog probijanja i presecanja (litološka metoda). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

234 /400

1. Princip superpozicije: u neporemećenom redosledu taložnih i/ili izlivnih vulkanskih stena, najstarije su na dnu, a najmlađe na vrhu sleda

Sl.302. Princip superpozicije kod sedimentnih stena

SL. 303. Superpozicija- taložni kontakti: - unutar taložnog toka; - između formacija-eroziona; između formacijaugaona diskordancija

Sl. 304. Superpozicija: odnos starije-mlađe


235 /400

Sl. 305. Superpozicija: odnos starije-mlađe i problem u “poremećenim” slojevima

Sl.306. Tektonsko - eroziona diskordancija na lokalitetu Siccar point u Škotskoj Superpozicija - unutar sleda neporemećenih sedimentnih stena, slojevi su mlađi idući odozdo prema gore (prema vrhu profila).

Sl.307.Blok dijagram područja Velikog kanjona, SAD:1.Horizontalne naslage/slojevi; 2. Slojevi pod uglom nagiba - kosi slojevi; 3. Stene koje se pojavljuju unutar slojeva pod nagibom (magmatske i metamorfne stene); 4. Kanjon usečen u stene - dolina je mlađa od sedimenta. Skinner Gulch Limestone Fm. je najmlađa; - za kose slojeve pretpostavlja se da su izvorno bili u horizontalnom položaju u vreme taloženja; - Leet Junction Fm. je najmlađa, a najstarija je Lutgrad Fm Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

236 /400

4.3. Paleontološka hronologija (metoda) 2. Fosilni sadržaji - anorganski ostaci (skeleti i ljušture) nekada živućih organizama koji su sačuvani u stenama. Omogućavaju određivanje relativne starosti stena i njihovu korelaciju budući da ih nalazimo u stenama stvaranim u vreme njihovog uginuća i taloženja na dnu taložnog bazena. (Paleontologija - nauka o fosilima i razvoju života kroz geološku istoriju). Tokom razvoja života na Zemlji pojedine grupe organizama ili pojedine vrste, pojavile su se u određeno vreme, doživele su svoj maksimalan razvoj, a potom su izumrle.

Sl.308. Fosilni - anorganski ostaci (skeleti i ljušture)

Sl. 309. Prepoznavanje stena na osnovu fosilnih ostataka po Wiliam Smith-u


237 /400

Sl. 310. Tok razvoja života na Zemlji 4.4. Litološka metoda (3.) Odnos međusobnog probijanja i presecanja (litološka metoda) - zasniva se na litološkim karakteristikama stena, na primer: boji, lomu, hemizmu i stepenu dijageneze. Rezultati su manje – više pouzdani u slučajevima upoređivanja istovremeno nastalih stena sa poznatim uslovima postanka, ali je metoda praktično neprimenjiva za upoređivanje na širim područjima iz jednostavne činjenice što su litološke karakteristike rezultat mesta i uslova (a ne vremena) postanka, koji mogu biti slični ili jednaki kod stena različite starosti, a vrlo različiti kod stena jednake starosti. a. Magmatske intruzije i žične magmatske stene mlađe su od stena u koje su ili kroz koje su probile

Proboj riolitnog dajka u gnajseve Sl.311. Magmatske intruzije i žične magmatske stene Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

238 /400

b. Rasedi (pukotine duž kojih postoji vidljiv pomak stena sa jedne u odnosu na c. drugu stranu) su mlađi od stena koje presecaju (rasedaju).

Sl. 312. Odnos relativne starosti između sedimentnih stena u taložnom redosledu i raseda 4.5. Radiometrijska hronologija Utvrđivanje apsolutne starosti zasnovana na radioaktivnom raspadu izotopa radiometrijska (izotopska) metoda zasniva se na poznatoj brzini raspadanja odredjenih radioaktivnih elemenata (npr. U235 u Pb207, K40 u Ar40, ili Rb87 u Sr87). Analizom odnosa izotopa u steni možemo dosta precizno da odredimo takozvanu apsolutnu starost stene. Ovako određena starost se izražava u milionima godina. Radiometrijsko datiranje – postupak određivanja starosti stena na osnovu radioaktivnog raspada pojedinih elemenata – u širokoj je upotrebi već više od pola veka. Do danas je usavršeno preko 40 ovakvih postupaka gde svaki koristi različit radioaktivni element ili različitu metodu merenja njegovog sadržaja. Do danas je takođe postalo sasvim jasno da različite metode daju međusobno saglasne rezultate te koherentnu sliku prema kojoj je planeta Zemlja nastala veoma davno. Dalja potvrda njihove pouzdanosti potiče od potpune saglasnosti rezultata dobijenih ovim metodama sa rezultatima drugih metoda određivanja starosti kao što su godovi drveta ili ledena jezgra). Zahvaljujući konstantnoj brzini radioaktivnog raspadanja urana, moguće je na osnovu količine tako stvorenog uranskog olova (Uo) odrediti apsolutnu starost po obrascu: 1 Uo

t= . k

U

, u godinama, gde je

t – starost stena u milionima godina, 1/k – koeficijent intenziteta raspada urana (1/k = 7,9 . 109 god.), Uo – količina uranskog olova i U – količina urana. Na ovaj način je određena starost uranita iz Karelije, Rusija, koja iznosi 1,85 milijardi godina. Istom metodom određena je najveća starost stena u Zemljinoj kori, radiometrijskom Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

239 /400

metodom pomoću stroncijuma 87 i rubidijuma 87, koja iznosi 4,6 milijardi godina. Za izračunavanje starosti stenskih masa neophodno je poznavati sadržaj urana U 238, torijuma Th232 i olova Pb u mineralu, odnosno, steni čija se starost određuje. Tabela 29 Roditelj 235 U 238 U 40 K 87 Rb 14 C Tabela- 30

Kćer → 207Pb → 206Pb → 40Ar → 87Sr → 14N

Poluraspad (god.) 4.5 x 109 0.71 x 109 1.25 x 109 47 x 109 5730

Najčešće korišteni izotopi za apsolutno određivanje starosti


240 /400

Radiometrijsko datiranje je pokazalo da prekambrij zauzima najveći deo geološkog vremena (87%) - podeljen je na arhaik i proterozoik koji su podignuti na nivo eona (najveća jedinica geološkog vremena); treći najmlađi eon je fanerozoik (grč. - vidljiv život)

87 %

Sl.313. Tok razvoja života na Zemlji

Sl.314.Geohronološka klasifikacija


241 /400

4.6. Stratotip, geološka vremenska lestvica i stratigrafska klasifikacija Stratigrafska klasifikacija ima za cilj određivanje sistema pomoću kojeg se može dati vremenski tok geoloških dokumenata (stena) i zbivanja, ujednačeno za čitav prostor Zemlje. Postoji litostratigrafski, biostratigrafski, hronostratigrafski i geohronološki sistem koje izgrađuju različite jedinice stratigrafske klasifikacije.

Sl 315. Stratigrafska klasifikacija – forma obrasca


242 /400

5. GELOŠKI PROCESI U ZEMLJINOJ KORI I NA POVRŠINI Stene Zemljine kore - litosfere stalno su izložene uticaju spoljašnih (egzogenih) i unutrašnjih (endogenih) sila čija su delovanja suprotna. Dejstvom unutrašnjih sila stvaraju se raznovrsni poremećaji stenskih masa u Zemljinoj kori, koji se ispoljavaju strukturnim deformacijama, tj. ubiranjem i razlaganjem pojedinih delova Zemljine kore. Te deformacije Zemljine kore, stvorene delovanjem tektonskih sila, nazivaju se tektonski poremećaji. Procese i pojave koji su nastali uticajem spoljnih sila proučava egzodinamika, a one nastale delovanjem unutrašnjih sila endodinamika. Geodinamički procesi su skup procesa u litosferi koji su izazvani endodinamičkim i egzodinamičkim silama, a manifestuju se na površini zemlje odnosno u reljefu. Endogenim i egzogenim procesima nastaju stene koje se međusobno razlikuju svojim sastavom. Egzogeni procesi oblikuju površinu Zemlje. Od stena na površini Zemlje nastaje tlo. Sastav tla je različit s obzirom na stenu na kojoj se tlo razvija. Dugotrajnim uzajamnim delovanjem spoljnih i unutarnjih sila menja se ne samo površinski deo litosfere već i njeni dublji delovi. Delovanje unutrašnjih sila rezultira jakim pokretima koji uslovljavaju nastajanje neravnina na površini litosfere, uz globalne promene prostornih odnosa stenskih masa, dok spoljne sile fizičkim razaranjem i hemijskim otapanjem stena, transportom razorenog i otopljenog materijala i njegovom akumulacijom u nižim delovima terena stvaraju i oblikuju izgled Zemljine površine - reljef. Reljef je sveukupnost uzvišenja, udubljenja i ravnina raznih oblika i dimenzija, to jest, ubrane, izlomljene, uzdignute ili spuštene stenske mase litosfere. To je granična površina između litosfere i druge dve sredine: hidrosfere i atmosfere.

Sl. 316. Šematski prikaz geodinamičkih procesa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

243 /400

Geološki procesi deluju u stalnim ciklusima preraspodeljujući hemijske elemente, minerale i stene unutar Zemlje i na površini, sl. 317.

Sl. 317. Geološki procesi na Zemlji Geološki procesi koji se odvijaju u Zemljinoj unutrašnjosti, kao što je magmatizam i metamorfizam, pokreće Zemljina unutrašnja toplota. Površinski procesi, kao što je raspadanje, izazivaju se sunčevom energijom ili drugim atmosferilijama. Na endogene procese čovek svojom tehnikom i tehnologijom ne može da utiče, niti može da ih spreči. Manifestacije njihovog delovanja su u velikom dijapazonu: od onih lokalnog karaktera, do onih koje zahvataju velika područja. U inženjerstvu je opšte prihvaćeno, da se tim procesima ne treba niti može suprostavljati, već ih treba što bolje izučiti, predvideti i prilagoditi objekte tako da štetne posledice budu što je moguće manje. Procesi koji su doveli do obrazovanja reljefa na površini Zemlje, rasporeda kopna i mora, nastanka vulkana i zemljotresa oduvek su interesovali naučnike. Vremenom je došlo do izdvajanja nekoliko takozvanih “geotektonskih teorija", ustvari, hipoteza koje je trebalo da objasne nastanak današnjeg reljefa i rasporeda kontinenata i okeana.

Sl.318. Prianjanje obalnih linija Afrike i Južne Amerike u doba „Pangee“ (slučajnost ili) Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

244 /400

5.1. Tektonske ploče Površina naše planete nalik je šarenici ili puzla slagalici. Izgrađena je od velikog broja litosfernih ploča različite veličine. One se neprekidno kreću, razdvajaju ili sudaraju. Njihovim kontaktom nastaju najstrašnije sile na Zemlji:vulkani i zemljotresi. Još 1912. godine, nemački geolog Vegener (Wegener), vođen očiglednom podudarnošću izgleda kontinenata južne Amerike i Afrike, predložio je hipotezu o kretanju kontinenata. Na osnovu ove hipoteze, engleski geolog Artur Holms (Arthur Holmes) je 1930. godine, a zatim i Hari Hes (Harry Hess) koncipirali su ideju o razmicanju okeanskog dna, koja je dopunila ideju o pomeranju kontinenata. Nakon dugotrajnog prikupljanja brojnih geofizičkih i geoloških podataka, koji su naučno potvrdili ove ideje, šezdesetih godina, zaslugom brojnih istrazivača, oblikovana je konačna i sveobuhvatna hipoteza o tektonici ploča, nazvana "nova globalna tektonika". Prema ovoj teoriji, Zemljina kora je izdeljena na niz fragmenata, koje čine i kontinenti, i koji se lagano kreću u određenim pravcima relativno malim ali postojanim brzinama (između 1 i 12 cantimetara u toku jedne godine). Kretanjem, dolazi do sudaranja segmenata ovih ploča, pri čemu se u zoni sučeljavanja javljaju dodatni tektonski procesi i njihovi pratioci - zemljotresi. U zonama sučeljavanja okeanskih i kontinentalnih segmenata zemljine kore, često se okeanska kora (koja je znatno tanja od kontinentalne) podvlači pod kopneni deo zemljine kore i formira tzv. subdukcioni proces.

Sl. 319.Subdukcija: okeanska-okeanska ploča;okeanska-kontinentalna i kontinentalna-kontinentalna

Dakle, subdukcija predstavlja proces podvlačenja jednog dela Zemljine kore pod drugi deo. Pudvučeni deo kore lagano tone u tzv. Zemljin omotač (omotač zemljinog jezgra) dostižući dubine od nekoliko stotina kilometara, na primer: tri aktivne velike subdukcione ploče: Apeninska, Helenska i Mizijska. Dugo godina su svi endogeni procesi objašnjavani takozvanim “fiksističkim" hipotezama za koje je zajedničko gledište o Zemljinoj kori kao čvrstoj ljusci, podložnoj deformacijama samo u nekim “labilnim" zonama. Najznačajnije mesto među ovim hipotezama imala je “teorija geosinklinala". Ona se zasnivala upravo na postojanju labilnih zona u kojima se Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

245 /400

tokom dugog perioda odvija taloženje materijala, da bi potom došlo do izdizanja i stvaranja planinskih venaca. U ovim područjima javljaju se i značajni seizmički pokreti (zemljotresi), a za neke od faza u razvoju geosinklinale karakteristična je i pojava vulkanizma. Iako je bilo teško shvatiti funkcionisanje geosinklinala, svi geološki događaji na Zemljinoj površini objašnjavani su na ovakav način. Dakle, bez obzira na razumevanje ili ne, sva razmišljanja o pokretima u Zemljinoj kori i svim geološkim događajima prilagođavana su ovoj hipotezi. Nažalost, i posle nekoliko desetina godina od kada je teorija geosinklinala odbačena, mnogi u svetu “misle” po teoriji geosinklinala, odbijajući da prihvate nove teorije - tektonika ploča. Teorijom tektonike ploča, 60-tih godina prošlog veka, tektonika dolazi do odgovora na pitanja o nastanku, mehanizmu funkcionisanja i razvoju planete Zemlje. Posebna grana tektonike koja se bavi proučavanjem recentnih ili mladih tektonskih pokreta i oblika naziva se neotektonika. Polazeći od stanovišta da je u davnoj geološkoj prošlosti postojao jedan jedinstveni kontinent (Pangea -"Svezemlja") i jedan okeanski prostor (Pantalasa - prem grčkoj boginji mora), analizirajmo kako je došlo do stvaranja većeg broja odvojenih ploča. Tektonika (grč. „tekton“ - graditi) je grana geologije koja proučava strukture u Zemljinoj kori. Sa posebnom pažnjom tektonika proučava poreklo tih struktura, odnosno sila koje su zaslužne za njihovo stvaranje. Tektonski pokreti su povezani sa kretanjem litosferskih ploča. Posebna sfera Zemlje u kome je manifestacija tektonskih pokreta najintenzivnija i gde su tektonske strukture najočiglednije naziva se tektonosfera. Tektonosfera obuhvata Zemljinu koru i gornji deo Zemljinog omotača (astenosferu). Spoljni deo je Zemljina kora, koja može biti okeanska ili kontinentalna. Kontinentalna cca 8 km kora je debela oko 45 kilometara i izgrađena je pretežito od granita. Okeanska kora je gušća (teža) od kontinentalne, debela je oko 8 kilometara i pretežito je izgrađena od bazaltnih stena. Ispod Zemljine kore nalazi se mantl ili Zemljin omotač koji ima drugačija svojstava od kore. Gornji deo omotača i Zemljina kora čine litosferu - čvrsta sfera Zemljine planete, debela oko 100 km. Gornji deo omotača, neposredno ispod litosfere naziva se astenosfera - ona je u “tečnijem” stanju od litosfere jer se nalazi na dubinama na kojima su temperature blizu onih na kojima se stenski materijal topi. Sl. 320. Gornji omotač i kora

cca 45 km


246 /400

Sl. 321. Položaj granica ploča na preseku Gornjeg omotača i kore Kako je rečeno, Zemljina litosfera nije jedinstvena ploča, već je podeljena u nekoliko većih i manjih, čvrstih ploča (sl. 324). Danas postoji sedam velikih i dvadesetak manjih, međusobno odvojenih ploča koje se neprekidno kreću. Sve ploče se nalaze u stanju izostazije, tj „plutanja“ na relativno tečnijoj astenosferi. Astenosfera svojim strujanjima prouzrokuje kretanje litosfernih ploča. Zbog svog kretanja, ploče reaguju jedna sa drugom, odnosno sudaraju se, udaljavaju se jedna od druge ili se smiču jedna pored druge. Teorija tektonike ploča zapravo tretira kretanje ploča i njihovu međusobnu interakciju. U predhodnom pasusu videli smo šta je Zemljina litosfera i kako je ona podeljena na manje ploče. Glavno pitanje na koje teorija tektonike ploča treba dati (daje) odgovor je - „šta uzrokuje kretanje litosfernih ploča?“ Zbog velikih temperatura koje vladaju u Zemljinoj unutrašnjosti (oko 5000 °C u jezgru), dolazi do prenosa toplote (energije) prema površini. Deo energije prenosi se procesima kondukcije. Međutim, ovaj proces je vrlo spor i ne pruža objašnjenje za neki od fenomena koji se dešavaju danas na površini. Drugi način prenosa te ogromne količine energije je da se taj istopljeni stenski materijal fizički penje u hladnije delove Zemlje (prema zakonima o prenosu energije). Uzburkana masa u ovakvim uslovima teži da se probije naviše i vrši pritisak na čvrste delove gornjeg omotača i samu Zemljinu koru. Kontinentalna kora iznad ovih toplih tačaka (“hot spots") neko vreme se lagano izdiže, a zatim dolazi do njenog razlamanja i tonjenja duž ovakvih sistema pukotina. Istopljeni materijal iz dubine sada može da se probije na površinu i svojim utiskivanjem stvara pritisak koji uslovljava razmicanje blokova kore. Izbijanje ovog istopljenog, magmatskog materijala nije ništa drugo do vulkanizam, a njegovim hlađenjem nastaje nova okeanska kora. Šta pokreće ploče - konvekciono strujanje astenosfere Kretanje uzrokovano razlikom u temperaturi naziva se konvekciono strujanje (sl. 322) i generalno se vezuje za fluide. Toplija voda je lakša a hladnija teža zbog čega dolazi do njenog kretanja tj. konvekcionog strujanja. U velikim basenima, jezerima morima i okeanima kretanje vode je važno za njihov opstanak. Pomenimo Golfsku struju gde voda, zbog razlike u temperaturi, “putuje” više hiljada kilometara. Sličan proces je cirkulacija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

247 /400

vazduha u atmosferi. Gušći, hladniji vazduh tone a lakši, topliji se izduže stvarajući jako strujanje, ponekad i vremenske nepogode. I mi se svakoga dana srećemo sa konvekcionim strujanjima kuvajući kafu kada zagrejana, toplija voda kao lakša isplivava na površinu a hladnija tone ka dnu. Konvekciono strujanje je prihvatljivo i za objašnjenje mehanizma kretanja stena. Osim temperature konvekciono strujanje u stenama zavisi i od razlike u njihovoj gustini. Teorija tektonike ploča koja bazira na konvekcionom strujanju, podrazumeva kretanje okeanske ili kontinentalne litosfere po astenosferi, njihovo razmicanje, podvlačenje ili sučeljavanje. Subdukcija omogućava podvlačenje, smeštaj "hladnijih i težih" stena na velikim dubinama, njihovo zagrevanje i stapanje kada se stvorena magma i zagrejane stene kao lakše tektonskim pokretima izdižu i ponovo vraćaju na površinu. One se hlade, postaju teže i proces se ponavlja. Konvekciona strujanja i tektonska akivnost omogućavaju neprekidno kretanje delova naše planete. I dok energija iz unutrašnjostu stvara planinske vence i okeane dotle Sunce, voda i vazduh svojom energijom eroduju kako bi Zemlja bila ravna. Ova neprekidna borba unutrašnjih i spoljašnjih sila omogućava život kakvog poznajemo na Zemlji. Konvekciona strujanja u mnogim tektonskim sredinama prouzrokuju i magmatsku aktivnost. U početku se smatralo da se ploče litosfere kreću kao ”pasivni putnici” na stenosferi, pri čemu je mesto riftova i subdukcionih zona određivano položajem i veličinom konvekcionih strujanja u omotaču. Novija, prihvaćena saznanja, potvrđuju pretpostavku da su i same ploče aktivni učesnici ovih procesa. Konvekciono strujanje u omotaču je, kako pomenusmo, intenzivnije ako je veća razlika u temperaturi i gustini stena. Postoje dve hipoteze o konvekcionom strujanju: jednoslojni model strujanja i dvoslojni model strujanja. U jednoslojnom modelu strujanje se javlja u celom (donjem i gornjem) omotaču a u dvoslojnom modelu konvekciono strujanje se javlja u dva sloja, jedan sloj ispod 670 km, u Donjem omotaču a drugi iznad 670 km. u Gornjem omotaču. Teorijska i laboratorijska proučavanja o konvekcionim strujanjima se slažu sa dvoslojnim strujanjem u omotaču, ali većina geofizičkih ispitivanja ukazuje na jednoslojno strujanje u omotaču. Sl.322. Konvekciona strujanja u omotaču, jednoslojni model (A) i dvoslojni model (B) Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

248 /400

Konvekciona strujanja u omotaču su važna za razumevanje geoloških procesa na našoj planeti. Bez dovoljne količine toplote unutar Zemlje nema kretanja ploča litosfere ili dizanja kapljica magmi, nema magmatzma, vulkanizma, metamorfizma ili tektonike. I kao što rekosmo nebi bilo života na Zemlji.

Sl. 323. Konvekciona strujanja i osnovni oblici kretanja litoloških ploča Ovo je vrlo efikasan proces u prenosu energije kroz Zemlju i predstavlja jedan od osnovnih „motora“ u kretanju litosferskih blokova. Da zaključimo, ovo je glavni uzročnik kretanja kontinenata i njihove međusobne interakcije, što obrađuje (i dokazuje) teorija tektonike ploča! Kao što smo videli, litosferske ploče kreću se po astenosferi. Prilikom tog kretanja ploče reaguju jedna sa drugom, odnosno one se sudaraju, smiču jedna pored druge ili međusobno udaljavaju. Vrsta njihove interakcije definiše tip granice između dve ploče, odnosno tip njihove margine. Na Zemlji postoji sedam velikih ploča: Severnoamerička, Južnoamerička, Afrička, Pacifička, Evroazijska, Australijska i Antarktička (sl. 324). Najveća je Pacifička ploča, koja se nalazi u bazi Pacifičkog okeana i izgrađena je samo od stena okeanske litosfere i pripada grupi okeanskih ploča. Većina ploča, međutim, izgrađena je od stena kontinentalne i okeanske litosfere (Afrička, Južnoamerička itd.) i pripadaju tzv. kontinentalnim pločama. Ploče srednje veličine su: Karibska, Naca, Filipinska, Arabijska, Kokos i Skotia. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

249 /400

Tabela 30 Ime ploče 1.

Tihookeanska ploča

Površina 106 km²

103.3

Tihi okean

2. Severnoamerička ploča

75.9

Severna Amerika i severoistočni Sibir

3.

Evroazijska ploča

67.8

Evropa i Azija

4.

Afrička ploča

61,3

Afrika

5.

Antarktička ploča

60.9

Antarktik

6. Indo-australijska ploča

47.2

Australija i Indija

7.

43.6

Južna Amerika

Južnoamerička ploča

Tercijarne tektonske ploče

Sekundarne tektonske ploče 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Kontinent

Arabian plate – Arapska ploča Caribbean plate – Karipska ploča Cocos plate – Kokosova ploča Juan de Fuca plate – Huan de Fukova ploča Scotia plate – Skotija (Škotska ploča) Nazca plate – Naska ploča

7. Philippine plate – Filipinska ploča

1. 2. 3. 4. 1. 2. 3.

African Plate – Afrička ploča Madagascar Plate – Madagaskarska ploča Nubian Plate – Nubijska ploča Seychelles Plate – Sejšelska ploča Somali Plate – Somalijska ploča Antarctic Plate – Antarktička ploča Kerguelen microcontinent – Kergelenski mikrokontinent Shetland Plate – Šetlandska ploča South Sandwich Plate - Južna sendvič ploča (Sendvička ploča)


250 /400

Sl. 324. Sedam velikih – (glavne) i više malih – (sporedne) litosferne ploče Zemljine litosfere Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

251 /400

(izvor: Sl. 325. Glavne litosferske ploče Zemljine litosfere sa strelicama koje ukazuju na smer kretanja pojedinih ploča (karakter interakcije između litosferskih ploča, odnosno tip granice). Postoji nekoliko načina na koji jedna ploča može interagirati sa drugom što proizvodi nekoliko tipova granica (margina ploča) između dve litosferske ploče: divergentni (ploče se kreću jedna od druge), konvergentni (ploče se kreće jedna ka drugoj, tj. sudaraju se) i transformni tip granice (jedna ploča se smiče pored druge) (sl.326.) Postoji i kolizija kontinentalnih ploča kada grade visoke planinske vence

Sl.326. Pregled tipova granica između litosferskih ploča. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

252 /400

Divergentni tip granice - divergentna margina može se predstaviti kao velika fraktura, tj. sistem fraktura od kojih se litosferne ploče kreću jedna od druge (sl. 326 A.). Divergentni tip granice se može javiti ili na okeanskoj, ili na kontinentalnoj kori. Ako je prisutan na okeanskoj kori, onda se ovaj tip granice manifestuje kao srednjeokeanski greben (kao što je to slučaj na Atlantiku). Duž ovog grebena dolazi do izlivanja novih magmatksih stena koje se utiskuju u one starije, predhodno izlučene. Na ovaj način okeansko dno se širi i dolazi do kretanje kontinenata. Divergnetni tip granice na kontinentalnoj kori se javlja kao sistem pukotina i raseda koje formiraju velike doline, odnosno tzv. strukturu rifta (kao IstočnoAfrički riftni sistem). Duž rifta, dolazi do istanjivanja kontinentalne kore i do odmicanja jednog kontinenta od drugog. Krajnji rezultat „riftovanja“ je formiranje novog okeana (sa pravom okeanskom korom). Dakle, prvobitna faza svakog okeana je faza riftovanja. Za divergentni tip granice je karakteristična vrlo jaka vulkanska i trusna aktivnost. Termin koji se koristi za ovaj proces razlamanja kontinentalne kore je “rifting" ili riftovanje, a velike sisteme raseda koji se stvaraju u ovoj fazi nazivamo riftovima. Ako posmatramo današnje geotektonske odnose, početna faza riftovanja (bez vulkanizma) je u toku duž Crvenog mora, a neke tendencije razlamanja postoje i u istočnim delovima Afrike. Konvergentni tip granice - ovaj tip granice predstavlja mesto duž koga se dve litosferske ploče međusobno sudaraju. S obzirom da postoje okeanski i kontinntalni tip ploča, možemo imati tri tipa interakcije: okean-okean, kontinent-kontinent i okean-kontinent (sl. 326 B). Okenanska kora je teža (gušća) od kontinentalne pošto je izgrađena, izmeđuostalih, od bazaltnih stena, dok je kontinentalna izgrađena od granitnih stena. Ovo znači da kada se sudari okeanska kora sa kontinentalnom, okeanska kora će se, kao teža, “podvući” ispod kontinenatalne kore. Ovaj proces naziva se subdukcija, a zone gde se ovaj proces dešava nazivaju se zonama subdukcije. Okeanska ploča može se podvući (subdukovati) ili ispod kontinentalene ploče (primer Andi) ili ispod druge okeanske ploče (pimer Indonezije). Za subdukcione zone karakteristična je snažna vulkanska i trusna aktivnost. Subdukcija se završava kada se sva okeanska kora konzumira, tj “podvuče” ispod kontinenta. Tada dolazi do sučeljavanja jedne kontinentalne ploče sa drugom kontinentalnom pločom. Ovaj proces se naziva kolizija (sl. 326 C.). Kolizijom dva kontinenta stvaraju se ubrani planinski lanci kao što su Himalaji ili Alpi. Primer kod nas su Dinaridi, koji čine deo Aplskog orogenog lanca. Za kolizione zone karakteristična je snažna trusna aktivnost. Transformni tip granice - ovaj tip granice je predstavljen velikim frakturama i rasedima u Zemljinoj litosferi duž kojih se jedna litosferna ploča kreće (smiče) pored druge (sl.326 D.). Primer ovakog tipa granice je San Andreas rased u Kaliforniji duž koga se smiče Pacifička ploča pored Severno-Američke ploče. Ovaj tip granice prate vrlo intenzivni potresi.


253 /400

Sl. 327. Transformni tip granice - San Andreas rased u Kaliforniji

Sl. 328. Glavne litosferske ploče Zemljine litosfere sa strelicama koje ukazuju na smer kretanja pojedinih ploča – granice između granica ploča. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

254 /400

Sl. 329. Osnove tektonike ploča - šematizirano Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

255 /400

5.2. Tektonski pokreti Zemljine kore Dakle, kretanjima ploča mogu se tumačiti i objašnjavati svi endogeni procesi koji su samo njihova prateća manifestacija. Položaj vulkana na Zemljinoj površini i oblasti sa izraženom seizmičkom aktivnošću se (sa nekim retkim izuzecima) jasno podudaraju sa granicama ploča litosfere. Površina naše planete nalik je slagalici ili puzla slagalici. Izgrađena je od velikog broja litosfernih ploča različite veličine. One se neprekidno kreću, razdvajaju ili sudaraju. Njihovim kontaktom nastaju najstrašnije sile na Zemlji:vulkani i zemljotresi. Geodinamički procesi su skup procesa u litosferi koji su izazvani endodinamičkim i egzodinamičkim silama, a manifestuju se na površini zemlje odnosno u reljefu. Geotektonika se bavi proučavanjem pojava koje su posledica delovanja pokreta u Zemlji. Tektonika je vrlo bitna grana geologije jer izučavanjem tektonskih procesa i oblika dolazimo do odgovora kao što su: zašto dolazi do potresa, gde se formiraju vulkani, zašto se stvaraju planine, zašto i gde dolazi do formiranja naftnih rezervoara ili ležišta mineralnih sirovina. Znači, poznavanjem i razumevanjem tektonike možemo dobiti odgovore bitne ne samo za geologiju i fundamentalnu nauku, već tektonika može imati i svoju primenu u svim delovima ljudske delatnosti, najviše i najvažnije u građevinarstvu. Tektonski pokreti su povezani sa kretanjem litosferskih ploča. Posebna sfera Zemlje u kome je manifestacija tektonskih pokreta najintenzivnija i gde su tektonske strukture najočiglednije naziva se tektonosfera. Tektonosfera obuhvata Zemljinu koru i gornji deo Zemljinog omotača (astenosferu). Tektonske pokrete možemo klasifikovati na razne načine. Tektonski pokret ima svoju dinamiku i kinematiku. Po dinamici, tektonski pokreti mogu biti spori, brzi, ritmički itd. Po kinematici tektonski pokreti mogu biti vertikalni, horizontalni, silazni, talasasti… Jedna od popularnijih je i klasifikacija Žilbera (G. Gillberta -1890) koji je tektonske pokrete klasifikovao na epirogene i orogene. Epirogeni pokreti su pokreti stvaranja kojim su nastali kontinenti ili okeani. Orogeni pokreti su tektonski pokreti kojima nastaju planinski venci. 5.2.1. Endodinamički pokreti Najznačajniji endodinamički pokreti su: magmatski, metamorfni, tektonski i seizmički pokreti. Unutrašnje (endogene) sile stvaraju i uzrokuju nastanak najvećih reljefnih oblika. Unutrašnje sile prouzrokovane su neprestanim kretanjem litosfernih ploča a to su: vulkani, potresi, bore i rasedi. Dejstvom unutrašnjih sila stvaraju se raznovrsni poremećaji stenskih masa u Zemljinoj kori, koji se ispoljavaju

Sl. 330. Endodinamičke aktivnosti


256 /400

strukturnim deformacijama, tj. ubiranjem i razlaganjem pojedinih delova Zemljine kore. Deformacije Zemljine kore, stvorene delovanjem tektonskih sila, nazivaju se tektonski poremećaji. Geološki procesi deluju u stalnim ciklusima preraspodeljujući hemijske elemente, minerale i stene unutar Zemlje i na površini, sl. 317. Procesi koji se odvijaju u Zemljinoj unutrašnjosti, kao što je magmatizam i metamorfizam, pokreće Zemljina unutrašnja toplota. Površinski procesi, kao što su raspadanje, izazivaju se sunčevom energijom i drugim atmosferilijama. Sl. 331. Izvor spoljašnjih sila - sunce Strukturne oblike u stenskim masama najlakše je izučavati u slojevitim sedimentnim stenama. Činjenica da se slojevi lako vizuelno prate, da se geološkim kompasom može dovoljno pouzdano meriti njihova orijentacija, kao i u tome da se drugi elementi sklopa i sve druge planare mogu orijentisati u odnosu na slojeve. 5.2.1.1. Magmatski pokreti Stopljeni materijal (magma) iz dubine Zemlje, koji se pokreće usled promena toplotnog režima, teži da se penje ka Zemljinoj površini, ili biva utisnut u stene litosfere pa se tu hladi ili se izliva na površinu. Stene nastale konsolidacijom rastopa u dubini, nazivamo plutonskim, a ceo proces plutonizmom. Izlivanje magmatskog rastopa na površinu Zemlje nazivamo vulkanizmom, a stene obrazovane na ovakav način vulkanskim stenama. Glavne magmatske površinske manifestacije su: vulkani, izlivi, gejziri i topla vrela, sulfatare.... 5.2.1.1.1. Vulkanizam Vulkani nastaju kao posledica tektonske aktivnosti Zemljine unutrašnjosti. Tektonska aktivnost najizraženija je u graničnim zonama pojedinih tektonskih ploča na mestima subdukcije (podvlačenja) i spreadinga (razdvajanja-razmicanja). Sve procese vezane za izbacivanje čvrstog, tekućeg i gasovitog užarenog materijala na površinu Zemlje nazivamo vulkanizam. Vulkanizam je jdna od pojava na Zemlji koja je verovatno najviše privlačila čovekovu pažnju od njegovog postanka pa sve do današnjih dana. Izlivanje usijane mase na površinu Zemlje, često praćeno snažnim eksplozijama, u čoveku izaziva strah, ali i stalnu želju da sazna nešto više o ovoj pojavi. Danas, na osnovu proučavanja savremenih vulkana ili produkata nastalih delovanjem onih iz geološke prošlosti, možemo dati neke odgovore o uzrocima i mehanizmu vulkanskih erupcija, kao i o područjima na Zemlji na kojima do njih dolazi. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

257 /400

Sl.332. Nastanak vulkana u zoni subdukcije Kada pritisak rastopljenih stena ispod površine zemlje postane prevelik, starije stene, obično u pratnji lave i gasova, izlaze kroz pukotinu ili otvor u Zemljinoj kori. “Vulkan” je pojam koji opisuje pukotinu i tipičan kupasti oblik planine nastao kao posledica prelivanja lave, starijih stena i vulkanskog pepela kroz milione godina. Više od 80% materijala od kojeg je građena Zemljina kora dolazi iz vulkana. Tokom geološke istoriju nebrojene vulkanske erupcije formirale su morsko dno i neke planine, a izduvni gasovi iz vulkana zaslužni su za formiranje Zemljine atmosfere. Smatra se da pojam “vulkan” dolazi od imena Vulcano koji predstavlja vulkansko ostrvo u Italiji. Ipak, originalno, sam pojam vulkan potiče od imena Vulcan (bog vatre i kovačkog zanata u rimskoj mitologiji). Deo geologije koji proučava vulkane naziva se vulkanologija (eng. vulcanology). Vulkan uglavnom ukratko definišemo kao završetak dugačke pukotine duž koje lava izbija na površinu. Pri tom, lava se može izliti na kopno - to su subaerski ili na dno mora ili okeana - submarinski vulkani. U opštem slučaju vulkan poseduje vulkansku kupu, krater (ili grotlo), dovodni kanal i vulkansko ognjište. Oko postojanja ognjišta postoje različita mišljenja, ali jedna od ključnih činjenica koja ide u prilog njegovom postojanju su potpuno različiti tipovi vulkanskih erupcija kod lokacijski bliskih vulkana. Ovakva slika je krajnje uopštena, s obzirom da neki vulkani i nemaju izraženu kupu. Ukoliko je ima, ona može biti različitih dimenzija, od veoma niskih (stotinak metara), do gigantskih, kakvu ima havajski vulkan Mauna-loa. Kupa ovog vulkana izdiže se preko 4.100 m iznad nivoa mora, a može se pratiti još 4-5.000 m ispod mora. Inače, najveći evropski vulkan je Etna na Siciliji, sa kupom prečnika oko 40 km i visine 3.280 m. Kupe nekih vulkana mogu biti raznete eksplozijom ili delimično urušene, pa se tako formiraju široki krateri - kaldere, kod drugih, pak, kupe skoro i da ne postoje - lava se izliva duž pukotina koje mogu biti dugačke i preko 100 km. Sl. 333. Vulkan – osnovni elementi Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

258 /400

Vulkani se na površini Zemlje ne pojavljuju bez nekakvog reda i smisla. Najčešće je vulkanizam vezan za granice ploča litosfere. Najintenzivniji vulkanizam, što je jasno ukoliko poznajemo kretanje ploča, javiće se u zoni srednjookeanskog grebena (atlantski greben i dr.). Ovi vulkani su submarinski i retko se vide na površini. Vulkanizam na konvergentnim granicama ploča, kao što su subdukcije okeanske pod kontinentalnu i okeanske pod okeansku ploču, lakše se registruje na površini i to su poznate zone na primer u takozvanom „Vatrenom pojasu Pacifika". Postoje i vulkani koji se pojavljuju iznad usamljenih „toplih tačaka" (zona poremećenih toplotnih tokova ispod Zemljine kore), kao što su havajski ili neki vulkani na kontinentalnim pločama. Vulkanske zone su: - Vatreni pojas Pacifika, - Atlanska vulkanska oblast, - Sredozemna vulkanska oblast i - Istočnoafrička vulkanska ploča.

Sl. 334.Glavne vulkanske oblasti Vulkani su vidljivi dokazi aktivnosti planete koji izbacuju magmu iz Zemlje. Magma je užarena žitka masa rastopljenih stena koja se diže kroz pukotine i pod uticajem pritiskaka izbija na površinu. Vulkani nastaju na mestima gde se dve ploče razmiču, a erupcije vulkana su vrlo snažne i razorne. -Najviši vulkan na svetu je Mauna Loa na ostrvu Havaji (Hawai) čija visina iznosi 17 km od morskog dna. NAZIV ERUPCIJA MESTO -1883. godine eruptirao je vulkan stalne erupcije ostrvo Hawaii, SAD Krakatau u Indoneziji, a to je najjača Mauna Loa St. Helens stalne erupcije SAD erupcija zabeležena do danas. Piton De La Fournaise stalne erupcije ostrvo Reunion Tabela 31 Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

259 /400

Tipovi vulkana Prema načinu postanka, kao i prema obliku kupe i kratera, vulkane razvrstavamo u 3 grupe: Eksplozivni tip - vulkani koji postaju eksplozijom lave, gasova i pare, pri čemu je lava zastupljena u manjoj meri. Izbačeni materijal je raspršen u komade, blokove, pa i prašinu, koji se zajedno sa gasovima sliva (posle eksplozije) niz padine vulkana, formirajući kružni prstenasti bedem oko kratera. Lavični tip - vulkani kod kojih se aktivnost vulkana ogleda pretežno u izlivanju lave, dok su erupcije odsutne. Ovaj tip vulkana najčešće formira ploče i platoe oko kratera, tako da su kupe skoro sasvim odsutne. Ovaj tip vulkana je na Havajima (npr. Mauna Kea). Mešoviti tip ili stratovulkan - tip vulkana kod koga se javljaju i eksplozivni i lavični vid vulkanske aktivnosti. Njegova kupa je zato složenog karaktera: u njenom sastavu se javljaju naizmenično naslagani lava i eksplozivni materijal (Vezuv, Etna). Razni autori i izvori proučavanja vulkana vrše podele po više faktora ispitivanja i proučavanja, jedno od podela vulkana prikazana je na slici 335.

Sl. 335. Tipovi vulkana – jedna od mogućih podela Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

260 /400

Podela vulkana po aktivnosti:   

Aktivni – koji danas rade, Pritajeni - koji su u privremenom mirovanju i Ugasli - koji su radili u praistorijskom vremenu Zemlje.

Mauna Loa

Sl.336. Podela vulkana po aktivnosti Po mestu izbijanja lave Tabela 32 Po mestu izbijanja lave Podmorski-koji se javljaju na dnu mora i okeana. Vulkani koji nastaju ispod nivoa mora ili okeana nemaju izgleda da zadrže 1. svoj oblik duži vremenski period nakon prestanka erupcije, jer ih nagriza slana morska voda, a kupe (vrhovi) koje izađu iznad nivoa vode postaju žrtve kretanja talasa (erupcija podmorskog vulkana Marsili) Kopneni - koji se javljaju na površini kopna

2. Najveći kopneni vulkan Kalimandžaro

3. Priobalni - koji se javljaju duž kopnenih i okeanskih oboda Primer priobalnog vulkana


261 /400

Tabela 33 PODELA VULKANA PO VRSTI ERUPCIJE Rb

Tip erupcije vulkanske lave

Slika

Strombolski tip 1.

2.

male, ali česte erupcije

Vulkanološki tip - gusta lava formira kratke tokove

Havajski tip - kada se lava lagano 3.

izliva preko ruba vulkana

Vezuvski tip - snažne erupcije 4.

nakon dugog perioda mirovanja

Pelaški 5.

6.

7.

tip

-

burne erupcije propraćene izbacivanjem materijala koji se velikom brzinom kreće niz vulkansku kupu

Banjdajsanski tip - odlikuje se izuzetno razornim erupcijama, bez pojave lave

Islandski tip - kada lava lagano ističe iz pukotina


262 /400

Prema radu sadašnjih vulkana sve erupcije mogu se grupisati u sedam osnovnih tipova: 1. Strombolski tip (po vulkanu Stromboli u Sredozemlju) se odlikuje ritmičkim kretanjem lave u krateru i ritmičkim obnavljanjem erupcija. 2. Vulkanološki tip (po vulkanu Vulkano u Sredozemlju) odlikuje se jakim erupcijama koje izbacuju na površinu ogromne količine vulkanskog materijala. 3. Havajski tip (po vulkanima na Havajima) odlikuje se mirnim erupcijama, odnosno izlivima bazične lave. 4. Vezuvski tip (po Vezuvu u Italiji) je složeni tip rada vulkana. Odlikuje se naizmeničnim izlivima lave i eksplozijama koje daju raskomadani vulkanski materijal, stvarajući na taj način složeni tip vulkanske kupe. 5. Pelaški tip (po vulkanu Mon Pele na Karibima) ogleda se u formiranju igličaste stubaste lave, koja se konsoliduje kao stub iznad kratera. Ovaj tip odlikuje se snažnom eksplozijom i pojavom užarenih oblaka pare i gasova iz kojih se zatim konsoliduje stubasto telo na vrhu kratera. 6. Banjdajsanski tip (po vulkanu Banjdajsan u Japanu) odlikuje se izuzetno razornim erupcijama, bez pojave lave (Krakatau 1883). 7. Islandski tip (po Islandskim vulkanima) kada lava lagano ističe iz pukotina.

Sl. 337. Vulkanska zona havajskih vulkana Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

263 /400

Na tip vulkanske aktivnosti posebno utiču gasovi: - izbijanje magme na Zemljinu površinu naziva se erupcija, može biti mirna (Havaji), ali i eksplozivna - to zavisi od količine vodene pare u lavi, - ako magma sadrži velike količine vodene pare (90% svih gasova čini vodena para), erupciju prati tutnjava i lakši potresi (eksplozija), - iz vulkana izbija ogromna količina piroklastičnog materijala, - od velikih količina vodene pare nastaju veliki oblaci iz kojih, uz munje i gromove, pada kiša, - kada se ta kiša pomeša sa pepelom, stvara vrelu kašu koja putuje niz padinu (lahari), - nakon toga svega izbija magma (lava) i - ako je magma gusta, hladi se i nastaje čep u krateru, pritisak raste = eksplozija. Lakoisparljivi sastojci mogu u zonama ugašenih vulkana da izbijaju na površinu u obliku takozvanih fumarola, kao što je to slučaj u Dolini deset hiljada dimova na Aljasci. Specifičan vid ovih pojava su sulfatare - mesta izbijanja sumporvodonika. Ovom prilikom dolazi do stvaranja naslaga elementarnog sumpora na površini Zemlje. Nekada ove koncentracije mogu biti i ekonomski značajne. Blizina nedovoljno ohlađenog magmatskog tela može da prouzrokuje pojavu toplih izvora. Vode koje potiču od lakoisparljivih magmatskih komponenata (juvenilne) ili vode atmosferskog porekla koje poniru u dubinu i tamo se zagrevaju (vadozne), mogu da se pojave na površini u vidu toplih izvora. Specifičan vid ovih izvora su gejziri, kod kojih topla voda povremeno izbija pod velikim pritiskom koji stvaraju gasovi kojima je ona obogaćena u dubini. Najpoznatiji gejziri su oni u Jeloustonskom parku (SAD) i na Islandu, a „gejzir" koji se nalazi kod nas u Sijarinskoj banji ustvari je nastao veštački (topla voda izbija duž istražne bušotine). Važno je poznavati prirodne opasnosti (eng. natural hazards), kao što su poplave, suše i oluje (uragani, tajfuni), a medu njima značajno mesto zauzimaju geološke opasnosti (eng. geological hazard). Tri su prirodne opasnosti geološkog tipa. To su potresi, vulkanske erupcije i klizišta i odroni. Zato je za njihovo prognoziranje, praćenje i procenu rizika, kao i tehničko savetovanje i kontrolu, neophodno poznavanje geonauke. Postvulkanske pojave To su pojave koje označavaju završnu fazu vulkanske aktivnosti u jednoj oblasti. Među njima treba izdvojiti: gejzire, fumarole, solfatare, termalne izvore, sufione...


264 /400

5.2.1.1.2. Gejziri Gejzir (islandski. geysa - vrtlog, tok) je geotermalni izvor na Zemljinoj površini koji u manje ili više redovinim vremenskim razmacima izbacuje kipuću vodu i paru kao fontanu u vazduh. Ime gejzir je dobio po Islandskom izvoru Geysir. Gejziri se nalaze uglavnom na vulkansko aktivnim područjima (Island, Novi Zeland, Čile, Nacionalni park Yellowstone u SAD- u.

Sl.338. Gejzir Mnogi naučnici ovu pojavu upoređuju sa pojmom fontane kako bi na što jednostavniji način objasnili funkcionisanje rada gejzira. Gejziri su oblik prirodne pojave koja za svoj „rad“ zahtevaju kombinaciju topline, vode i podzemnih tunela koji zajedno deluju poput cevi. Kako su gejziri vrlo retka pojava treba napomenuti da se nalaze u blizini aktivnih vulkanskih područja. Jedan od glavnog razloga zbog kojeg dolazi do samog efekta gejzira je blizina magme. Do eksplozije gejzira dolazi kada površinske vode dođu u kontakt sa vrućim stenama gde započinje zagrejavanje vode. Deo vode koji je u dodiru sa vrućom stenom pretvara se lagano u paru i nastaje jak pritisak (povišeni pritisak), dolazi do podizanja kipuće vode/pare kroz pukotine na površinu. Iz raznih razloga erupcije gejzira mogu nestati ili se promeniti. Neki su izbacivali vodu u visinu do 500 metara, iako taj postotak čini manji broj gejzira. U svetu je poznato više od 1000 gejzira od kojih se 50% nalazi na teritoriju SAD-a, a nalaze se uglavnom na vulkansko aktivnim područjima. Najpoznatiji američki gejzir zove se Old Faithful smešten u Nacionalnom parku Jelouston (100 gejzira i 3.400 termalnih izvora, na površini od oko 8.000 km²) u američkoj saveznoj državi Vajoming. Njegove erupcije su uobičajena pojava i pojavljuju se otprilike svakih 60-ak minuta. U nacionalnom parku Jelouston nalazi se najviši aktivni gejzir na svetu - gejzir "Parobrod" sa maksimalnom visinom mlaza od 60 do 115 metara. Ostali poznati gejziri su: Dolina Gejzira (poluostrvo Kamčatka, Rusija, Azija), El Tatio, (Čile, Južna Amerika), Vulkansko područje Taupo (Severno ostrvo, Novi Zeland, Okeanija), Haukadalura (Island, Evropa) i ostali manji. Generalno - najpoznatiji su gejziri na Islandu. Manji postotak gejzira ima mogućnost erupcija do visine od 500 metara. Ovakav termalni izvor u pojedinim zemljama može služiti kao voda koja se upotrebljava za centralno grejanje Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

265 /400

kao što je to na Islandu. Osim za grejanje koriste se za grejanje dvorana i staklenika. Takođe, gejziri su postali zanimljiva atrakcija koja oduševljava turiste širom sveta. Gejzir Vaimangu nalazi se na Novom Zelandu, a poslednja erupcija bila je 1904 i tada je postigao rekordnu visinu mlaza od 457 m, dok je masa izbačene vode iznosila 800 tona. 5.2.1.1.3. Fumarole Fumarola (od latinskog fumus - dim) je pukotina (ventil) na zemljinoj površini iz kojih šište vulkanske pare i gasovi. U zavisnosti od hemijskog sastava gasova, dele se na: sulfatare i mofete. Magma koja leži relativno blizu površine, je uzročnik vodene pare jer ona zagrejava podzemne vode, koje pod pritiskom pronalaze put da izbiju na površinu. Sa druge strane gasovi kao ugljen dioksid, sumporni dioksid i sumporovodik najčešće se emituju direktno iz magme. Fumarole su često prisutne u blizini aktivnih vulkana za vreme razdoblja njihovog relativnog mirovanja između dveju erupcija. Fumarole su usko povezane s termalnim izvorima i gejzirima. U područjima gde se nivo podzemnih voda diže blizu površine, fumarole mogu postati vruća vrela. Fumarola bogata sumpornim gasovima zove se sulfatara, a fumarola bogata ugljenim dioksidom zove mofeta. a) Sulfatare, str. mesta gde pored vodene pare izbija i sumporna kiselina, kao i sumporvodonik. Sublimacijom iz pare i gasova izdvaja se sumpor i tako deponuje oko mesta izbijanja, formirajući sulfatare. Najznačajnije sulfatare nalaze se u bližoj okolini Vezuva, poznata kao Pucuola. Jedna manja sulfatna nalazišta nalaze se u Koselju kod Ohrida. Zbog karakterističnog mirisa - na pokvarena jaja, su vrlo prepoznatljive. Predstavljaju eshalacije pregrejane vodene pare i drugih vulkanskih gasova, pre svega CO2 i H2S. Ime su dobile po vulkanu Sulfatari u Flegrejskim poljima, gde iz pukotina sa dna kratera izbija vodena para (temperature od 130 - 165 0C) i vulkanski gasovi. Neposredno oko pukotina obara se i nagomilava sumpor.

Sl.339. Šematski prikaz gejzira i fumarole b) Mofete su mesta gde iz pukotina izbija uglavnom hladnija ugljenična kiselina, čija je temperatura niža od 100 ºC. Ako ugljenična kiselina nije slobodna, već je rastvorena u običnoj ili mineralnoj vodi, javljaju se kiseljaci. Poznata je mofeta Pseća pećina u okolini Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

266 /400

Napulja, u kojoj se pas brzo uguši, pošto se ugljen dioksid, kao teži, nagomilava na pećinskom podu. Za čoveka nema opasnosti, pošto je viši od sloja ugljen dioksida.

Sl.340. Šematski prikaz sistema hidrotermalnih vulkana – postvulkanske pojave. 5.2.1.1.4. Sufioni - mesta gde izbijaju vodena para udružena sa metanom, ugljenom i sumpornom kiselinom. Od drugih postvulkanskih, gasnih pojava se razlikuju po tome što gasove izbacuju visoko, gde se oni kondenzuju i vraćaju u omanji basen najčešće kružnog izgleda. U ovim basenima se izdvaja borna kiselina pogodna za eksploataciju. Temperatura sufiona kreće se od 100 do 175 ºC. Suf H2SO4

CH4, C2, SO2

Sl.341. Šematski prikaz sufiona, gejzira i fumarole 5.2.1.1.5. Termalni izvori - izvori koji imaju temperaturu višu od srednje godišnje temperature vazduha određenog mesta. Voda termalnih izvora može biti juvenilnog porekla (nova ili mlada voda - nastala kondenzacijom iz magme) ili vodoznog (od atmosferske vode koja je dospela na dubinu, zagrejala se i vratila na površinu). Ove vode obično su bogate mineralnim materijama, pa se koriste kao lečilišta - banje. Srbija je veoma bogata termalnim vodama što svedoči o jakoj vulkanskoj aktivnosti u prošlosti. Po visokoj temperaturi poznate Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

267 /400

su Vranjska Banja 94º, Sijarinska Banja 71º, Jošanička Banja 78º, Lukovska Banja 0 C i dr.

56-63

Toplotna energija termalnih izvora koristi se u novije vreme i za pokretanje turboagregata i dobijanje eklektrične energije: Italija u oblasti Toskane, Kalifornija (SAD), Kamčatka (Rusija). Izlučivanjem i taloženjem mineralnih materija, rastvorenih u vreloj vodi, oko kratera gejzira, formiraju se raznovrsni oblici. Najčešće se izlučuju karbonatne materije i talože u obliku bigrenih naslaga i aragonita, koji se izlučuje samo iz toplih izvora, čija je temperatura veća od 30 0C. Sl.342. Gejzir u Sijarinskoj Banji, srbija - 71 0C 5.2.2.Tektonski pokreti Kretanja ploča litosfere uslovljavaju u graničnim područjima različite deformacije stena Zemljine kore. Tektonskim pokretima nazivamo sva ona vertikalna, horizontalna i kosa pomeranja stenskih masa, koja utiču na formiranje reljefa, a posledica su delovanja unutrašnjih sila. Razlikujemo epirogene i orogene pokrete. Endodinamika

Sl. 343. Tektonski pokreti – podela Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

268 /400

5.2.2.1. Epirogeni pokreti 5.2.2.1.1. Transgresija i regresija Epirogeni pokreti (grč. epiros - kopno, genezis - postanak) - lagano i dugotrajno izdizanje i spuštanje (kolebanje - vertikalni pokreti) kopnenih masa na velikim prostranstvima. Epirogeni pokreti dovode do kontinenata i okeanskih basena, tj to su makroceline na Zemlji. Ova kretanja najbolje se mogu registrovati u priobalnim oblastima. Kao posledice epirogenih pokreta javljaju se nadiranje morske vode na kopno usled spuštanja kopna - transgresija i povlačenje vode sa kopna usled njegovog izdizanja – regresija.

Sl.344. Epirogeni pokreti: 1- transgresija i 2 – regresija Pri izdizanju stenskih masa kod epirogenih pokreta nastaju kontinenti ili geoantiklinale, a spuštanjem nastaju okeanski bazeni ili geosinklinale. Vertikalne oscilacije kopnenih masa odvijaju se i danas. U današnje vreme ova kretanja mogu se pratiti preciznim instrumentima, pa tako znamo da se, na primer, severna obala Baltičkog mora izdiže se prosečno 1 cm godišnje, a da se istovremeno južna obala spusta. Skandinavsko poluostrvo izdiže i to u centralnim delovima dosta velikom brzinom od 1.5 cm godišnje. Zapadne obale Balkanskog poluostrva tonu, dok se istočne izdižu. Potopljene zidine antičkih gradova, kako na jadranskoj obali, tako i na obalama Francuske, ukazuju nam na transgresije iz istorijskog perioda. Epirogeni pokreti iz dalje geološke prošlosti mogu se identifikovati na osnovu specifičnih stenskih tvorevina koje se formiraju u ovakvim uslovima. Treba zapamtiti i ne ispustiti iz vida da su epirogeni pokreti samo jedna od blagih sporednih manifestacija koje prate globalne geotektonske procese.


269 /400

Sl.345.Skandinavsko poluostrvo izdiže se u centralnim delovima brzinom od 0,8 - 1,5 cm godišnje.

Sl. 346. Zapadne obale Balkanskog poluostrva tonu, dok se istočne izdižu 5.2.2.2. Orogeni pokreti Orogeni pokreti (grč. oros - planina, genesis - nastanak) su oni endogeni horizontalni, vertikalni ili kosi pokreti koji dovode do stvaranja nabora i formiranje planinskih venaca. Pri ovim pokretima dolazi do nabiranja i razlamanja stenskih masa i formiranja karakterističnih oblika reljefa, kao što su planinski venci, depresije, razlomi i sl. Oni se odigravaju u geosinklinalama pod bočnim pritiskom čvrstih masa koje ograničavaju geosinklinale. Geosinklinalama nazivamo duboke prostrane okeanske bazene, kakvi su danas Tihi i Atlanski okean, u kojima se neprekidno taloži materijal koji donose mnogobrojne reke sa kontinenta - geoantiklinala. Kao posledica odnošenja raspadnog materijala sa kopna i njegovog taloženja u morskim dubinama, kao i usled drugih uzroka, dolazi do poremećaja ravnoteže između kontinenata i mora. Usled toga kontinenti, svojim bočnim potiskom, sužavaju geosinklinalni prostor te nastaje ubiranje slojeva, sl.345. Nabori vremenom, izbijaju iznad morske površine i trajanjen potiska postaju sve viši, da bi, najzad, prešli u visoke planinske vence. Istovremeno, erozijom istanjeni kontinentalni delovi pucaju i komadaju se, pri čemu neki tonu, a drugi se dižu. U nastale depresije preliva se voda iz dotadašnje geosinklinalne oblasti i tako nastaje nova geosinklinala. U tako stvorenoj geosinklinali počinje se taložiti materijal pod čijim teretom Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

270 /400

dno sve više tone, a suprotno - kontinenti se dižu. Ovaj proces je cikličan te se u tim neprekidnim procesima sastoji evolucija Zemljine kore.

Sl. 347. Šema ubiranja u geosinklinali praćena vulkanskom erupcijom Geološki najmlađu geosinklinalu Evroazijskog kontinenta predstavlja oblast mladih venačnih planina: Pirineja, Alpa, Dinarida, Karpata, Balkana, Kavkaza, Kordiljera i planina srednje Azije, čije je ubiranje počelo u mezozoiku i završilo se u pliocenu. Prema pravcu delovanja, orogene pokrete delimo na tangencijalne - horizontalne i radijalne - vertikalne. Svaka od ovih vrsta pokreta imaće za posledicu formiranje karakterističnih oblika u Zemljinoj kori.

Sl.348. Poprečni presek jedne potpune (normalne) bore i njeno rasčlanjivanje na sastavne delove Tangencijalni (horizontalni) pokreti dovode do ubiranja, a radijalni (vertikalni) do izdizanja i spuštanja masa duž vertikalnih i kosih pukotina raseda. Najčešće oba ova oblika deluju istovremeno. Ubiranje i rasedanje je redovno praćeno pojačanom vulkanskom aktivnošću. Osnovni oblik koji nastaje delovanjem tangencijalnih (horizontalnih) pokreta jeste bora, a radijalnih (vertikalnih) je rased. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

271 /400

5.2.2.2.1. Sloj Slojevitost je najvažnije strukturno obeležje sedimentnih stena. Čine je slojevi, odnosno taložna tela ujednačenog litološkog sastava, odvojena od slojeva u krovini i podini planarnim diskontinuitetom ili slojnom površinom. Elementi pada planare (ravnine pukotine ili položaja sloja). Geološke planare: površine slojevitosti, površine škriljavosti, površine mehaničkog diskontinuiteta (rupture, pukotine, rasedi, klizne površine) itd. Sloj je geološko telo, izgrađeno od manje ili više istovetnog materijala. To je osnovni element sedimentih stena, nastao kao rezultat jedne kontinuirane faze sedimentacije, čiji je prvobitni položaj horizontalan ili subhorizontalan. Od podinskog i povlatnog sloja izdvojen je površinama slojevitosti, koje predstavljaju granice mehaničkog diskontinuiteta. Normalno rastojanje između donje i gornje površi slojevitosti je debljina sloja. Prema debljini, slojevi se dele na:  liske (ispod 5 mm)  ploče (od 5 do 50 mm)  slojeve (5 do 60 cm)  banke (debljina veća od 60 cm).

Sl.349.Slojevi stenske mase sa osnovnim elementima

d

Sl. 350. Sloj, povlatni (krovina) i podinski (podina) slojevi


272 /400

Sl. 351. Pojave na podini i povlati jednog geološkog sloja Sloj je u prostoru određen svojim elementima pada, azimutom i padnim uglom. Vrlo je važno poznavati elemente pada sloja, zbog određivanja elemenata bora koje slojevi izgrađuju. Tako je, u terenima koji imaju složen tektonski sklop, važno odrediti da li su slojevi u prevrnutom ili normalnom položaju. To se najčešće radi na osnovu ispitivanja karakteristika primarnih planara, pri čemu se najčešće koriste sledeći kriterijumi: biostratigrafsko prostiranje, gradaciona slojevitost, kriterijum odnosa klivaža prema slojevitosti, ispitivanje sedimentnih struktura, analiza bora nižeg reda, itd. Osnovni elementi na osnovu kojih se odredjuje položaj sloja u prostoru su: azimut pravca pruzanja, azimut pravca pada i padni ugao sloja. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

273 /400

Azimut pravca pružanja sloja () je ma koja horizontalna linija povučena po njegovoj površini slojevitosti. Geometrijsko mesto tačaka sa istom kotom na jednoj geološkoj ravni zove se pružanje. Normalno na pružanje u merenoj ravni stoji padna prava ravni. Azimut i padni ugao: - Azimut pada () je horizontalni ugao koji zaklapa geološka lineara (ili padna prava geološke planare) sa pravcem severa, meren od pravca severa u smeru kazaljke na satu. - Padni ugao () je vertikalan ugao izmedu horizontalne ravni i geološke lineare, odnosno padne prave geološke planare.

Sl. 352. Osnovni elementi sloja - obeležavanje

Sl.353. Geološki kompas i način merenja elemenata sloja


274 /400

Sl. 354. Elementi pada sloja Azimut pravca pada nagnutog sloja () je upravan na azimut pravca pružanja datog sloja (pravac po kojem bi se slivala voda prosuta po nagnutom sloju). Ugao pada () je ugao između horizontalne ravni i površine slojevitosti. Elementi pada planare (ravnine pukotine ili položaja sloja). Geološke planare: površi (površine) slojevitosti, površi škriljavosti, površi mehaničkog diskontinuiteta (rupture, pukotine, rasedi, klizne površi) itd. Prvobitni položaj sloja je horizontalan, naknadnim tektonskim pokretima slojevi su nagnuti pod različitim uglovima. Pojava sloja na površini terena naziva se izdanak (isklinjavanje). Debljina sloja je vertikalna udaljenost izmedu krovine i podine.

Debljina

Sl. 355. Isklinjavanje sloja (izdanak) i šematski prikaz elemenata sloja Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

275 /400

Sl. 356. Šema obeležavanja sjoja na geološkoj karti Konkordantni slojevi: medusobno paralelni slojevi, bez obzira na nagnutost i naboranost. Diskordantni slojevi: ugaona diskordantnost.

Sl. 357. Konkordantnost i diskordantnost slojeva - slika

Sl. 358. Prividno konkordantni i diskordantni slojevi:A i C - morski talozi, B - kopneni talozi: a konkordantni slojevi, b,c, d - diskordantni; - polegla bora, debljina sloja i diskordancija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

276 /400

5.2.2.2.2. Bora Bore (nabori) su deformacijske strukture koje nastaju plastičnom deformacijom, savijanjem ili nabiranjem planarnih strukturnih elemenata u stenama ili stenskim telima (npr. slojnih površina, površina folijacije ili škriljavosti, pločastih magmatskih tela i sl.). Bore nastaju usled bočnog ili vertikalnog delovanja sila na Zemljinu koru - nastaju pod uticajem bočnih pritisaka ili kompresije koje dolaze iz dva suprotna smera u litosferi. Na delovanje naprezanja stene se ponašaju kao elastične, plastične ili krte materije zavisno od: vrste stene (petrografski sastav), veličini i brzini naprezanja i temperaturi. Na taj način u stenama razlikujemo deformacijske strukture nastale: - krtim lomom: pukotine i rasedi i - plastičnom deformacijom: bore. • Bora se sastoji od antiklinale i sinklinale. • Antiklinala je izbočeni (konveksni), sinklinala (konkavni) udubljeni deo bore. Osna ravan (simetrala) deli antiklinalu i sinklinalu na krila bore. Najizbočeniji deo antiklinale naziva se teme, a najuvučeniji deo sinklinale naziva se dno bore.

Sl.359. Bore – nastanak i elementi bora – šematski prikaz. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

277 /400

Sl. 360. Bore- osnovni elementi „in situ“  Antiklinala - izdignuti (konveksni) deo bore.  Sinklinala - udubljeni (konkavni) deo bore. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

278 /400

Sl.361.Vrste bora: položaj osne ravni prema horizontalnoj ravni - uspravne, kose, prebačene, polegle i utonule (zagnjurene)

Sl. 362. Bora - polegla bora sa elementima obeležavanja i „in situ“ polegla bora u Kanadi.


279 /400

S obzirom na položaj osne površine prema krilima bore razlikuju se: normalne, izoklinalne i lepezaste bore.

Sl. 363. Položaj osne površine prema krilima bore Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

280 /400

Prema odnosu dužine i širine razlikujemo 3 tipa bora: - d/š = 1:3 tri puta duža nego šira - BRAHIANTIKLINALA (d>>š) - BRAHISINKLINALA

- d/š<1:3

- d/š = 1:1 doma (antiklinala) bazen (sinklinala)

brahisinklinala

Sl.364. Bore - odnos dužine i širine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

281 /400

Sl. 365. Složene antiklinalne i sinklinalne forme (na)bora. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

282 /400

Složene antiklinale (antiforme) velikih razmera nazivamo antiklinorijum, a složene velike sinklinale - (sinforme) - sinklinorijum.

Sl.366. Bore - sinklinorijum i antiklinorijum. Dakle, od snage bočnog pritiska i karakteristika stena zavisiće koliki će stenski kompleks biti zahvaćen nabiranjem. Može biti nabran jedan ili više slojeva. Pravilnost i mogućnost nabiranja zavisi od osobina, debljine i heterogenosti sastava stena. Kod poleglih bora moguće je da, usled nastavka snažnih usmerenih pritisaka dođe do njihovog otkidanja i kretanja, pa tako nastaju navlake ili složeni sistem navlaka šarijaži. Dimenzije nab(o)ranih oblika mogu biti veoma različite - od nekoliko milimetara do nekoliko kilometara. Naprezanje i tipovi deformacija - sažetak: venačne planine, depresije i taložni bazeni

Sl. 367. Naprezanje i tipovi deformacija – bore i rasedi


283 /400

5.2.2.2.3. Rasedi Rasedi su mehanički diskontinuiteti stenske mase, po kojima se odigralo kretanje. Nastaju usled naprezanja u stenskoj masi. Rasedi su osnovne jedinice litosfere, čvrstog plašta Zemljine kore, koje nastaju pucanjem i pomicanjem delova stenske mase pod uticajem sila gravitacije, ekspanzije ili kompresije. U trenutku kad pritisak neke od ovih sila nadjača elastičnost stena, dolazi do njihovog pucanja i stvaranja dva stenska bloka - krila. Prilikom rasedanja dolazi do kretanja blokova (krila) raseda. Površina po kojoj su relativno kretani blokovi, naziva se rasedna površina - paraklaza. Ukoliko je rasedna površina pod nekim uglom u odnosu na horizontalu, razlikuje se povlatno krilo, iznad, i podinsko krilo, ispod rasedne površine.

Sl.368. Elementi raseda – vektorski elementi Ukupno odstojanje dve tačke, koje su pre rasedanja bile sastavljene, naziva se celokupno kretanje, koje se predstavlja vektorom definisanim elementima: padom, dužinom i smerom relativnog kretanja blokova. Horizontalna komponenta relativnog kretanja blokova je hod, a vertikalna - skok raseda.

Sl.369. Hod i skok raseda

Prema relativnom kretanju krila, rasedi se dele na: 1. normalne ili gravitacione rasede, kod kojih je jedno krilo spušteno; 2. reversne rasede, kod kojih je kretano povlatno krilo naviše, uz kosu rasednu površinu; 3. rasede horizontalnog tipa (transformni – transkurentni rasedi), koji mogu biti levi i desni. Njihovo kretanje se određuje na taj način što posmatrač zamišlja da blok na kome stoji miruje, dok se blok sa druge strane raseda kreće na levo (levi transkurentni rased) ili na desno (desni transkurentni rased). Transformni rasedi su posebna vrsta raseda horizontalnog tipa u oblasti srednjeokeanskih grebena. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

284 /400

Sl.370. Rasedi - prema relativnom kretanju krila Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

285 /400

Prema sklopu okoline, odnosno, prema odnosu na glavne strukture područja, rasedi se dele na: 1. longitudinalne - paralelne sa pružanjem slojeva, odnosno, paralelne sa osama većih nabornih struktura; 2. poprečne (transverzalne) rasede, upravne na pružanje slojeva; 3. kose (dijagonalne) rasede, koji su u odnosu na pružanje slojeva pod nekim uglom. Prema padnom uglu rasedne površine, izvršena je podela raseda na: horizontalne i subhorizontalne (0-10°), blagog pada (10-30°), srednjeg pada (30-60°), strmog pada (60-80°) i subvertikalne i vertikalne rasede (80-90°). Posebni tipovi subvertikalnih raseda a padom različitog smera u različitim tačkama duž pružanja, nazivaju se ezitativni rasedi.

Sl. 371. Razni tipovi raseda i bora koje se mogu javiti u Zemljinoj kori Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

286 /400

Kod normalnih raseda dolazi do spuštanja krovinskog krila u odnosu na podinsko i pri tome obično do širenja stenske mase. Obratno, kod reverznih raseda krovinsko krilo se izdiže, a podinsko spušta pri čemu obično dolazi do koncentracije stenske mase. Položaj paraklaze određuje se kao kod slojeva pružanjem, smerom nagiba i uglom nagiba. Pomeranje krila po paraklazi može biti u različitim smerovima. Ako se pomeranje krila vrši normalno na pružanje paraklaze, dolazi do međusobnog horizontalnog udaljavanja ili približavanja krila - hoda raseda, te njihovog vertikalnog udaljavanja - skoka raseda (slika 371), h – hod raseda, s - skok raseda). Kod nekih raseda javlja se samo horizontalni pomak krila duž paraklaze. Takvi rasedi nazivaju se horizontalnim ili transkurentnim. Paraklaza i krilne ravni mogu biti nagnute pod bilo kojim uglom prema horizontalnoj ravni.

Sl. 372. Paraklaza i krilne ravni i rotacija krovinskih krila listričkih normalnih raseda Složeni rasedni oblici koji su u prirodi češći od usamljenih raseda, mogu biti: stepeničaste strukture, tektonski rovovi i horstovi. Stepeničaste strukture nastaju istosmernim kretanjem rasednih blokova po paralelnim ili subparalelnim rasednim površinama. Tektonski rov (graben), je posledica spuštanja centralnih blokova u odnosu na periferne, dok se horst (timor) formira relativnim spuštanjem perifernih blokova, dok centralni ostaje izdignut. Rasedanje dovodi do mehaničke dezintegracije i prekida u stenama i stenskim masama. Rasedne ravni (površine) na površini Zemlje predstavljaju i zone intenzivnijeg fizičkog i hemijskog raspadanja (trošenja - erozije). U reljefu se često prikazuju kao lokalne depresije ili uske doline, odnosno uske zone sa naglom, skokovitom promenom reljefa. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

287 /400

Sl. 373. Blok dijagram raseda sa horstom (grabenom) rovom- složeni rasedni oblici Najbolje proučen rased je rased San Andreas u Kaliforniji.

Sl. 374. Rased San Andreas u Kaliforniji Najviše planine na Zemlji su vrlo mladi delovi reljefa i pripadaju mladom gromadnom gorju, a nalaze se na aktivnim mestima gde se litosferne ploče dodiruju- rasedima. Tabela - 34

PLANINA Mt. Everest Aconacagua McKinley Kilimandžaro Elbrus

KONTINENT Azija J. Amerika Sev. Amerika Afrika Evropa

VISINA 8.850 m 6.960 m 6.195 m 5.965 m 5.642 m


288 /400

5.2.2.2.4. Navlake Navlake su strukturni oblik litosfere nastao navlačenjem jedne stenske mase preko druge delovanjem velikih i dugotrajnih horizontalnih naprezanja u Zemljinoj kori po položenoj paraklazi ili reversnim rasedanjem bora. Manje navlake nastaju iz poleglih bora ili reversnih raseda (sa blagim, skoro horizontalnim padom rasedne površine i amplitudom kretanja stena do nekoliko kilometara) i gravitacionim klizanjem. Velike navlake nastaju istiskivanjem stenske mase u visinu, nakon čega se istisnuta masa gravitacijski prostire na okolne stenske komplekse. Tako pokrenute naslage mogu biti navučene na veoma veliku površinu. Velike navlake nazivaju se šarijaži, kada pokrenute naslage mogu biti navučene na vrlo velikoj površini - od nekoliko desetina, pa do više od stotinu kilometara. Sl.375. Navlaka Pri navlačenju razlikuje se krovinski, relativno pokrenuti (navučeni) deo terena i podinski, relativno nepokrenuti dio. Ishodišno područje pokrenute stenske mase naziva se korenom navlake. On je najčešće veoma poremećen. Najudaljeniji deo navlake je čelo. Pojavu kad je krovinski deo mestimično erodiran pa se vide naslage podine nazivamo tektonskim oknom. Odvojeni ostatak navlake je navlačak ili tektonska krpa.

Sl. 376. Elementi navlake i navlačnih terena Elementi navlake i navlačnih terena: - Autohton - podinske stene koje nisu doživele pomak, - Alohton - stene koje leže iznad autohtona i tektonski su transportovane od svog izvornog mesta nastanka, - Navlaka (Nappe, Thrust sheet) - Navučena stenska masa iznad navlačnog raseda, - Čelo navlake - današnja najperifernija granica glavnog dela alohtona, Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

289 /400

- Navlačak (Klippe) - erozionii ostatak alohtona na autohtonu ispred čela navlake i - Tektonsko okno (Window) - mesto na kojem je erozijom uklonjen deo alohtona tako da na površini izdanjuju stene podloge. - Koren navlake - je deo navlake koji se nalazi u graničnom prostoru sa susednom jedinicom. Obično je poremećen i pokriven drugim strukturnim jedinicama. Navlačni rased (thrust fault, navlaka) je specifičan tip reversnog raseda sa izrazito blago nagnutom rasednom površinom. Tipične za kompresioni tektonski režim gde dolazi do sažimanja kore u horizontalnom smeru - Krovinsko krilo se transportuje preko podinskog krila sa pomakom dominantno u smeru nagiba (dip-slip) - Navlake odlikuje relativno veliki horizontalni pomak (>5 km do nekoliko 10 taka i čak do stotinu kilometara), ali se termin “thrust” često koristi i za strukture manjih razmera. Navlake se retko kada javljaju izolovane. Set navlaka koje dele iste litološke i/ill strukturne karakterisitke naziva se navlačni kompleks. Navlačni rased u bazi čitavog kompleksa naziva se décollementili detachment fault. Formiraju dugačke, linearne zone poznate kao navlačni pojas (fold-and-thrust belt, thrust belt). Orogenetski pojasevi. - Foreland bazeni uz orogenetske pojaseve. - Akrecijske prizme uz subdukcijske zone.

Sl. 377. Elementi navlake: o - tektonsk okno, n- avlačak, č1- čelo navlake, č2- pretpostavljeno čelo navlake, po - t ektonsko poluokno Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

290 /400

Sl. 378. Navlake - primeri 5.2.2.2.5. Pukotine Pukotine su planarne deformacione strukture koje nastaju putem krtog loma u mineralima, stenama i stenskim masama, čime se bitno smanjuje njihov primarni fizički kontinuitet, odnosno kohezija. Pukotine nastaju kada sile kojima je stenska masa izložena prekorače određenu granicu čvrstoće, i dolazi do loma. Te sile su najčešće tektonskog porekla. Pukotine u stenskim masama čine grupe koje se nazivaju familije ili sistemi pukotina. Pukotina je ravan diskontintinuiteta po kojoj nije, za razliku od paraklaze raseda, došlo do većih pomaka u stenskoj masi. Po načinu postanka pukotine se dele na: • primarne ili dijagenetske, nastale u fazi formiranja stena i • sekundarne, nastale zbog endo i egzogenih uticaja na već formiranu stenu. Pukotine su mehanički diskontinuiteti stenske mase, po kojima je kretanje toliko malo da se ono može zanemariti u datom veličinskom području posmatranja. Dakle, za razliku od raseda, pukotine su razlomi, po kojima „nije došlo“ do kretanja blokova stenske mase.

Sl. 379. Pukotine - planarne deformacione strukture u stenama - posledica krtog loma Sistem pukotina je veća grupa diskontinuiteta koja obuhvata sve pukotine u odgovarajućem području stenske mase. Čine ga grupe (familije) istih ili različitih pukotina koje se međusobno presecaju. Ukrštanjem više grupa pukotina stenska masa se deli u manje ili veće blokove. Takav deo stenske mase, oivičen sa svih strana pukotinama, naziva se monolit (grč. monos - jedan, lithos - kamen, iz jednog komada). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

291 /400

Proučavanje i poznavanje ispucalosti stenskih masa ima veliki značaj kod izvođenja radova u njima (bušenje, injektiranje...) kao i za prognozu razvoja savremenih geodinamičkih procesa (površinsko raspadanje, klizanje, odronjavanje i sl). U genetskom pogledu ispucalost može biti primarna, tektonska, ispucalost fizičko mehaničkog i hemijskog raspadanja, gravitacijska, tehnogena i druga ispucalost. Primarna (dijagenetska) ispucalost - sedimentne stene odlikuje slojevitost. Ispoljava se slojnim površinama pravilnog prostornog rasporeda, velikom dužinom pružanja i malim razmakom između slojnih ravni (površina) bez pukotinskih ispuna. Tektonska (sekundarna) ispucalost je najzastupljeniji vid diskontinuiteta. Javlja se u rasedima ili pukotinama smicanja. Takve rupture mogu biti vrlo duge, široke i duboke. Obično se pojavljuju pojedinačno ili u grupama ili sistemima, često uglačanih zidova sa strijama.

Sl. 380. Tektonske koordinate i troosni ellipsoid deformacija Prema načinu postanka - geneze pukotina, pukotine se dele (po kinematici njihovog nastanka) na: tenzione, kompresione i pukotine smicanja.

Sl.381. Klasifikacija pukotina Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

292 /400

Sl.382. Klasifikacija pukotina - opis

Sl. 383. Endokinetičke (primarne) pukotine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

293 /400

Sl. 384.Pukotine u naboranim stenama

Sl. 385.Egzokinetičke (sekundarne) pukotine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

294 /400 

Tenzione pukotine (zatezanja) nastaju u ravni koja je normalna na ravan maksimalne tenzije.

Sl. 386. Sistemi tenzionih pukotina zapunjenih kalcitom, Vardarska zona, zapadna Srbija 

Kompresione (pritisne) ili relaksacione pukotine nastaju u ravni normalnoj na osu maksimalne kompresije. Karakteriše ih to što zjape, ili je taj otvor zapunjen nekim sekundarnim materijalom - kalcit, itd.

Sl.387. Konjugovani sistem kliznih pukotina u peridotitima, ofioliti Vardarske zone, zapadna Srbija 

Pukotine smicanja nastaju u h0l ravnima, koje sa osama maksimalne tenzije i maksimalne kompresije (tektonske ose c i а) teorijski zaklapaju ugao od 45°.

Tipične konfiguracije međusobnog odnosa (sečenja) pukotina su: • Y preseci, koji nastajaju pri kontrakciji stene (konfiguracija ivica je pod uglom 120° ima najmanu moguću energiju). • X preseci, nastaju, kada se pod oštrim uglom seku dve družine sistematskih pukotina i • T preseci nastaju pri sečenju pravougaonih dužina pukotina. Pažnja: “presečena” pukotina je mlađa i manja. Pukotine u vidu manjih pukotina koje su simetrične ili asimetrične u vidu („konjskog repa“). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

295 /400

Peraste strukture su morfološki oblici koji liče na ptičija pera, a javljaju se na površi pukotine (plumose - perast). Sl.388. Peraste structure pukotina Klasifikuju se prema položaju u odnosu na sloj u kojem se nalaze: poprečne, uzdužne, dijagonalne. Pukotine većih dimenzija su dijaklaze, a manjih, leptoklaze. Uzroci postanka su: ekspanzija, apsorpcija vode, hlađenje, stezanje i rastezanje, propratna pojava drugih tektonskih pojava (rasedi, bore, navlake). Ako su naknadno ispunjene drugom mineralnom masom nastaju žile ili žice. Analizu rasporeda, orijentacije i učestalosti pukotina - definisanje setova, odnosno sistema pukotina. Osim podataka o orijentaciji i rasporedu setova pukotina, za potpunu analizu pukotina potrebno je odrediti i - dužinu pukotina, - otvorenost pukotina, - veličinu razmaka među pojedinim pukotinama (odnosno učestalost pukotina) i - gustoću pukotina, kao i ustanoviti menja li se koji od ovih parametara s obzirom na: - promenu petrografskog sastava stena, - promenu debljine slojeva i dr. Učestalost pukotina istog seta moguće je izraziti pomoću prosečnog razmaka među pukotinama toga seta, merenjem po pravcu normalno na pružanje seta. Takođe, učestalost pukotina istog seta moguće je izraziti brojanjem pukotina tog seta unutar određenog“standardnog”okvira posmatranja (npr. unutar kruga, kvadrata i sl.). Korištenjem ovakvog standardizovanog okvira posmatranja moguće je izraziti i gustoću pojedinog seta pukotina (ρp), kao odnos kumulativne dužine pukotina odgovarajućeg seta (L) i površine kruga posmatranja: ρp = L / r2π Sl. 389. Pukotine - elementi učestalosti Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

296 /400

„Y“ preseci, koji nastajaju pri kontrakciji stene (konfiguracija ivica je pod uglom 120° ima najmanju moguću energiju).

„X“ preseci, nastaju, kada se pod oštrim uglom seku dve družine sistematskih pukotina

„T“ preseci nastaju pri sečenju pravougaonih dužina pukotina. Pažnja: “presečena” pukotina je mlađa i manja! Skup više manjih i jedne veće pukotine koje su simetrične ili asimetrične u vidu („konjskog repa“). „Peraste strukture“ su morfološki oblici koji liče na ptičija pera, a javljaju se na površi pukotine (plumose- perast).

Vrste pukotina

Sl.390. Prikaz vrsta pukotina Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

297 /400

1. Tenzione (zatezne) pukotine: zidovi ovih pukotina orijentisani su normalno na najkraću osu elipsoida naprezanja (osa σ ).

Sl. 391. Tenzione (zatezne - vlačne) pukotine u krečnjacima

2. Kompresione (pritisne) ili stilolitske pukotine: zidovi ovih pukotina orijentsani su normalno na najdužu osu elipsoida naprezanja (os σ1).

Sl.392. Kompresione (pritisne) ili stilolitske pukotine Veličina oštrog ugla između perastih pukotina i rasedne površine najčešće je 45°. Pri tom važi da smer zatvaranja ovog oštrog ugla odgovara i smeru pomaka rasednog krila u kojem posmatramo taj ugao. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

298 /400

3. Posmične pukotine: najčešće se javljaju kao konjugovani parovi pukotina čiji oštar ugao razdeljuje najduža naprezanja (osa σ1).

Sl. 393. Posmične pukotine 5.2.2.2.6. Uticaj strukturno tektonskih elemenata na građevine Slojevi, bore, rasedi, navlake i pukotine determinišu niz pojava kao što su pravci toka podzemnih voda, raspodela podzemnih naprezanja, mogućnost klizanja, prevrtanja, odrona, loma itd… Upravo zbog toga je izuzetno veliki značaj definisanje prostornog odnosa objekta i svih strukturno-tektonskih elemenata u njegovom okruženju.

Sl.394. Uticaj strukturno-tektonskih elemenata na građevine - usek na saobraćajnici Bora koncentriše materijal na užem prostoru, stvara povoljne uslove za akumulaciju vode, nafte i sl. Pojačava ili ublažuje napone, ponekad može stvoriti uslove za gorski udar. Rased uvek komplikuje strukturu terena, razbija homogenost, smanjuje stabilnost, povećava sekundarnu propusnost i sl. Zatvoreni rased omogućuje nagomilavanje vode ili gasa a otvoreni poboljšava prohodnost gasova i tečnosti (izvori, terme, ponori) zavisno od ostalih uslova. Rased pojačava delovanje potresa. Navlaka je kombinacija bore i raseda, pa je i njeno delovanje takvo - kombinovano. Pukotine rastresaju (razrahljuju) teren i kao takav je manje pogodan za građenje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

299 /400

5.2.3. SEIZMIČKI POTRESI - zemljotresi Potresi su iznenadna i kratkotrajna podrhtavanja Zemljine površine (tla) prouzrokovana poremećajima i pokretima u Zemljinoj kori i litosferi, a zbivaju se oko granica ploča na mestima raseda. Na mestima dodira ploča dolazi do potresa i nastajanja vulkana. Drugi naziv za zemljotrese su seizmički pokreti (grč. seizmos - potres). Zemljotresi ulaze u red najstrašnijih prirodnih katastrofa koje se dešavaju na Zemljinoj površini, zbog čega su još od iskona privlačili pažnju ljudskog roda. Usled toga podatke o zemljotresima nalazimo u zapisima starim više hiljada godina. Nasuprot rasprostranjenom uverenju da su to retke pojave, oni se dešavaju vrlo često, ali njihov najveći broj je slabog intenziteta i javlja se na relativno malim površinama kopnenih prostora ili okeanskog dna. Intenzivnije proučavanje zemljotresa počinje tek u 19. i 20. veku. Osnovni uzroci nastanka zemljotresa vezani su za tektonske, odnosno geodinamičke procese sučeljavanja (sudaranja) kontinenata. Na širem prostoru Mediterana (posebno njegovom severnom obodu), na primer, manifestuje se efekat sučeljavanja Evropske i Afričke megaploče, odnosno kontinenta. Kao posledica ovih procesa, u zoni sučeljavanja nastaju enormno velika naponska polja u stenama, koja uslovljavaju lom stene u oslabljenim zonama, u momentu kada dostignuti nivo napona prevaziđe čvrstoću stenske mase. Pucanjem stene oslobađa se ogromna količina seizmičke energije u obliku seizmičkih talasa, nastaju pukotine u steni (rasedi), kao i propratni efekti (posebno kod jakih zemljotresa) na zemljinoj površi - rušenje objekata, aktiviranje klizišta u tlu, odrona stena na padinama, cunami talasa na moru i sl.

Sl. 395. Posledice potresa u Northridgeu, Kalifornija 1994. Zahvaljujući seizmologiji, nauci koja proučava uzroke pojavljivanja, kao i načine i posledice podrhtavanja - trešenje tla, danas je omogućeno merenje zemljotresa, a u skorije vreme, nadamo se, i njihovo predviđanje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

300 /400

5.2.3.1. Podela nastanka zemljotresa Potresi mogu biti prirodni i veštački izazvani. Na osnovu postanka ili uzroka pojavljivanja, zemljotresi ili trusovi dele se na: tektonske, vulkanske, urvinske i veštačke (tehnogene).

Sl.396. Podela zemljotresa Tektonski zemljotresi su najzastupljeniji - čine oko 90 % svih potresa i izazivaju najveća rušilacka delovanja. Javljaju se (nastaju) u područjima za koja su vezani orogeni pokreti, kao i na granicama tektonskih ploča. Vulkanski zemljotresi se javljaju kao posledica vulkanskih aktivnosti (kretanje magme prema površini), razaranja vulkanskih kupa ili kao neposredni prethodnici erupcija. Ova grupa zemljotresa je druga po učestalosti (pojavljivanju) i učestvuje sa 7% u ukupnom broju zemljotresa. Urvinski (kolapsni) zemljotresi nastaju u kraškim predelima, odnosno u podzemnim kraškim oblicima, kao što su jame, kaverne i pećine. Nastaju kao posledica obrušavanja pećinskih tavanica pod uticajem podzemnih voda - proširujući šupljine u podzemnim kraškim oblicima, zbog čega se njihova stabilnost narušava (smanjuje) i dolazi do obrušavanja/urušavanja. Ovako nastali potresi prenose se na površinu. Lokalnog su značaja, plitki, male energije - slabijeg intenziteta. Učestvuju sa oko 3% u ukupnom broju zemljotresa. Veštački (tehnogeni - antropogeni) zemljotresi su izazvani delovanjem čoveka. Nastaju prilikom eksplozija, od kojih su najčešće podzemne atomske eksplozije, kao posledica miniranja prilikom eksploatacije mineralnih sirovina ili izgradnje kapitalnih objekata. Ovi potresi su sasvim slabog intenziteta - izazvani klasičnim eksplozivom (vrlo slabi) ili nuklearnim eksplozijama (snažni). Zemljotresi se ispoljavaju na površini Zemlje, ali nastaju duboko u njenoj unutrašnjosti. Mesto u Zemljinoj kori gde nastaje potres naziva se hipocentar (grč. hypo - ispod) ili žarište ili fokus. Obično se nalazi na dubini od oko 70 km. U žarištu (hipocentru) nastaju udarni talasi (longitudinalni i transverzalni seizmicki talasi) koji se šire u svim pravcima. Snaga potresnog udara zavisi od karakteristika stena, ... Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

301 /400

Mesto na površini neposredno iznad hipocentra, gde se zemljotres oseća najjače, naziva se epicentar (grč. epi - na, iznad), a okolna oblast je epicentralna oblast.

Sl. 397.Elementi zemljotresa Žarišta (hipocentre) delimo na: - plitka do dubine 70 km, 85% - srednje duboka od 70 do 300 km, 12% - duboka od 300 do 700 km 3% Pojava srednjih i dubokih potresa je samo (12 + 3) = 15% - jer su na toj dubini stene rastopljene („plastični“ tokovi stena) - nisu u mogućnosti u takvom stanju iznenada otpustiti energiju kao čvrste, tj. “krhke” površinske stene Sl.398. Elementi zemljotresa - pukotine i talasi Jačina zemljotresa meri se dvema skalama. Merkalijeva skala meri jačinu oštećenja i ima 12 stepeni. Rihterova skala meri jačinu - magnitudu (1- 9) samog zemljotresa. Instrumenti kojima se meri jačina i trajanje zemljotresa nazivaju se seizmografi.

Sl.399. Seizmograf Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

302 /400

Zemljotresi često prouzrokuju ljudske žrtve i veliku materijalnu štetu. - Najjači zabeleženi potres (9,3 po Richteru) pogodio je Indoneziju, Sumatra 2004. - Veoma jak zabeleženi potres (8,6 po Richteru) pogodio je Čile 1960. Ukoliko se zemljotres desi na dnu mora ili okeana izaziva kretanje ogromnih količina vode. Ta pokrenuta voda se kao kakav veliki zid obrušava na obalu rušeći sve pred sobom. To je CUNAMI.

Sl. 400. Cunami - nastanak 5.2.3.2. Vrste seizmičkih talasa Potres je talasasto kretanje - nastaje više vrsta talasa dva različita tipa talasa: - površinski talasi - seizmički talasi koji putuju po Zemljinoj površini iz epicentra (kao vodeni talasi kad se baci kamenčić u vodu) - dubinski talasi (body waves) - seizmički talasi koji putuju kroz Zemljinu unutrašnjost šireći se iz epicentra u svim pravcima (poput zvučnih talasa u vazduhu. Dakle, seizmički talasi se, prema načinu na koji se prostiru kroz Zemljinu unutrašnjost, dele na longitudinalne (ili undae primae), transverzalne (ili undae secundae) i površinske talase. Prilikom prostiranja longitudinalnih talasa, čestice sredine osciluju u pravcu kretanja talasa. Drugačije se nazivaju i P - talasi, ili undae primae, zbog toga što prvi stižu do seizmoloških stanica.

Sl. 401. Prostiranje seizmičkih talasa kroz stensku masu Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

303 /400

Čestice litosfere, prilikom prostiranja transverzalnih talasa, osciluju normalno na pravac prostiranja talasa. Nazivaju se i S - talasi, ili undae secundae, zbog toga što oni u seizmološke stanice dolaze posle longitudinalnih talasa. Seizmički talasi se na seizmogramu razlikuju po tome što transverzalni talasi uvek kasne za longitudinalnim. Razlog ovome je što se P - talasi prostiru kroz sredine svih agregatnih stanja, dok se S talasi ne prostiru kroz jezgro i omotač jezgra Zemlje. Površinski, ili zapreminski, talasi prostiru se na taj način što oscilovanje čestica pokreće određenu zapreminu Zemljine kore, i upravo oni su najrazorniji talasi. Sl. 402. P i S talasi - brzina širenja

Sl. 403.Vrsta seizmičkih talasa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

304 /400

Intenzitet zemljotresa odražava rušilački efekat zemljotresa na površini Zemlje. Izražava se različitim skalama, od kojih se u Evropi primenjuju MCS i MSK - 64 skale od 12 stepeni. Intenzitet potresa u epicentru označava se sa I0, a na bilo kojem drugom mestu sa Im. Linije koje spajaju sva mesta jednakog intenziteta potresa zovu se izoseiste. Sl.404. Izoseiste - žarište potresa (hipocentar, fokus)(H), epicentar (E), III - VI - razlike u intenzitetu potresa (po Holmesu) Magnituda zemljotresa predstavlja jedinicu mere količine oslobođene energije u hipocentru. Izražava se magnitudnom skalom Richtera koja ima 9 stepeni. M = log10A(mm) + 3 log10 [8Δt(s)] - 2.92 Na osnovu količine oslobođene energije jačina potresa u žarištu označava se magnitudom M. Tu meru definisao je Richter 1935. godine, pa se po njemu magnitudna skala naziva još i Richterovom. Magnituda nekog potresa određuje se kao dekadni logaritam maksimalne amplitude u odnosu na standardni (etalonski) potres, čija je magnituda 0 - odnosno, najslabiji potresi sa oslobođenom energijom od oko 105 J imaju magnitudu 0. Sto puta jači potresi imaju magnitudu 1, a 100x100 (10.000) jači magnitudu 2, i tako redom. Brojevi 0, 1, 2, 3, .... u takvoj logaritamskoj skali označavaju magnitudu potresa. Najjači potresi zabeženi na Zemlji u istorijsko vreme imali su magnitudu M = 9,5 (22.05.1960., u Čileu), dok potres koji se jedva oseti ima magnitudu 1.5. Odnos magnitude M i intenziteta potresa u epicentru I0, zavisno od dubine žarišta, prema S.V. Medvedevu (1965) moguće je odrediti formulom: I0 = 1.5 M - 3.5 log h + 3 gde su: M - magnituda, h - dubina žarišta (km), I0 - intenzitet potresa u epicentru. 5.2.3.3 Seizmički moment S obzirom da magnituda, kao parametar zemljotresa, ne izražava i spektralni sadržaj seizmičkih talasa stvorenih u žarištu (jer je magnituda veličina koja zavisi od spektralnog nivoa talasa na periodi bliskoj sopstvenoj periodi seizmometra na kojem je seizmički signal detektovan), to je u seizmologiji definisan kompleksniji parametar relativne jačine u žarištu zemljotresa, koji je nazvan seizmički moment (M0). Seizmički moment se definiše kao apsolutna mera oslobođene energije, na tzv. spektralnom nivou nulte frekvencije seizmičkih talasa, a numerički se izražava u obliku: M0 = μ ⋅ A ⋅ d gde : - A označava površinu rasedanja u zemljotresu, - d predstavlja veličinu pomeranja raseda (klizenja), a - μ izražava modul smicanja stene u žarištu. Jedinica seizmičkog momenta je N-m (Njutn-metar) ili Din-cm. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

305 /400

Na primer, za zemljotres (Crna gora) od 15. aprila 1979. godine (sa magnitudom 7.0) seizmički moment iznosio je 3.16•1020 Din-cm, što odgovara količini eksploziva TNT (trinitro toluola) od 26 miliona tona. Seizmički moment M0 i magnituda ML definišu u celosti amplitudni spektar dinamičkog procesa u žarištu zemljotresa, a njihovo poznavanje omogućuje utvrđivanje ostalih parametara žarišta: dimenziju žarišta, veličinu klizenja raseda, količinu oslobođenih napona i količinu oslobođene seizmičke energije. 5.2.3.4. Energija zemljotresa U cilju proračuna količine oslobođene seizmičke energije zemljotresa, u apsolutnom iznosu, umesto u relativnom - preko magnitude, uspostavljene su brojne empirijske relacije koje povezuju magnitudu i apsolutnu energiju zemljotresa, polazeći od teorijskih postavki o širenju seizmičke energije iz žarišta zemljotresa. Jedna od takvih formula je, na primer: log (E) = 9.15 + 2.15⋅ M pri čemu je E - energija, izražena u ergovima, a M - magnituda zemljotresa. Na osnovu rezultata korelacione analize podataka o upotrebljenoj količini klasičnog (TNT) eksploziva (Y) i utvrđene magnitude (mx) takvih eksplozija (koji su tretirani kao zemljotresi) uspostavljena je sledeća relacija: mx = 5.4 + 0.4 ⋅ log (αY) pri čemu je količina eksploziva (Y) izražena u tonama. Parametar α u ovom izrazu predstavlja tzv. seizmički parametar eksplozije i na primer, za površinsku eksploziju iznosi 1 × 10-4 , a za eksploziju 300 m ispod Zemljine površi: 1 × 10-3 . Udaljenost od epi - ili hipocentra Na osnovu zapisa jedne stanice moguće je odrediti rastojanje od žarišta potresa. Rastojanje od epi- ili hipocentra određuje se na osnovu kašnjenja S - talasa. Presecanjem udaljenosti sa više stanica određuje se mesto žarišta potresa.

Sl. 405. Određivanje mesta potresa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

306 /400

Karakter prvih potresa u žarištu Na osnovu zapisa jedne stanice moguće je odrediti karakter i vrstu talasa koji prvi nailaze iz žarišta. Na vertikalnoj komponenti vidi se da li je talas dilatacioni ili kompresioni. Na horizontalnim komponentama vidi se odnos ovih pokreta u dva upravna pravca. Na osnovu toga moguće je odrediti azimut nailaska talasa. Prateće pojave zemljotresa 1. Zvučne pojave sa i bez potresa (brontidi) 2. Svetlosne pojave 3. Pojave vatre 4. Oscilovanje geomagnetskog i gravitacionog polja 5. Deformacije reljefa 6. Cunami talasi Najpoznatija prateća pojava zemljotresa su cunami talasi. Ako je epicentar na morskom, odnosno okeanskom dnu onda se javljaju podmorski (submarinski) trusovi. Brzina kretanja seizmičkih talasa u vodi iznosi oko 1400 m/s, što je skoro ravno brzini zvuka u vodi. Submarinski trusni udari izazivaju stvaranje ogromnog talasa na površini okeana. Njegova visina dostiže i do 30 m, a kreće se brzinom od 20 do 100 metara u sekundi, čak i do 200 m/s u plićim delovima. Ovaj džinovski, rušilački talas naziva se ''cunami'' (na japanskom jeziku talas). Cunami sa razornom snagom udara o obale uništavajući sve pred sobom. Pre pustošnog nailaska talasa cunami, more se potpuno povuče iz obalskog područja, čak i više kilometara. Ovaj period traje od 15 do 35 minuta, ređe nekoliko časova, posle čega usledi džinovski vodeni zid cunamija. 5.2.3.5. Merenje jačine potresa - dva načina: intenzitet i magnituda potresa. Jačina potresa u epicentru označava se stepenima, a na osnovu intenziteta. Prvu opisnu skalu intenziteta dao je Pignatoro 1783. godine, a do danas ih je u upotrebi bilo 38. Koriste se još svega četiri: - Mercalli-Cancani-Siebergova skala (MCS) iz 1917. godine sa 12°, koristi se i dana, - modifikovana Mercallijeva skala (MM) sa 12° iz 1931. godine (koristi se u SAD), - japanska skala sa 7° iz 1950. godine, - Medvedev-Sponheuer-Karnikova skala (MSK-64) ili UNESCO-skala sa 12° iz 1964. godine. S obzirom na opisane karakteristike intenziteta potresa, skala MSK-64 najpotpunija je (i za građevinarstvo najprihvatljivija) od svih do sada predloženih jer polazi od vrste građevina te vrste i količine oštećenja nastalog potresom određenog stepena. Osnovne karakteristike od kojih polazi MSK-64 skala, sa podelom i opisom potresa od V. do XII. stepena, prikazane su u nastavku. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

307 /400

Podela i opis u skali: I. Tipovi zgrada (zgrade kod kojih nisu primenjene aseizmičke mere): - Tip A - zgrada od neobrađenog kamena, seoske zgrade od nepečene opeke, kuće oblepljene glinom. - Tip B - obične građevine od pečene opeke, zgrade od blokova i montažne zgrade od prirodnog obrađenog kamena, kao i one sa delimično drvenom konstrukcijom. - Tip C - armirano-betonske zgrade i dobro građene drvene zgrade. II. Količinske karakteristike (postotni odnos oštećenih građevina prema postojećem broju građevina): • pojedine - do 5% • mnoge - do 50% • većina - približno 75% III. Klasifikacija oštećenja 1. Prvi stepen - laka oštećenja: sitne pukotine u malteru, osipanje komadića i ljuskica maltera i boje sa zidova i plafona. 2. Drugi stepen - umerena oštećenja: manje pukotine u zidovima, opadanje krupnih komada maltera, padanje crepa sa krova, pojava pukotina na dimnjacima i padanje delova dimnjaka. 3. Treći stepen - teža oštećenja: veće i dublje pukotine u zidovima, rušenje dimnjaka. 4. Četvrti stepen - razaranje: pucanje zidova, otvorene pukotine, delimično rušenje zgrada, razaranje konstruktivnih veza, rušenje unutrašnjih zidova. 5. Peti stepen - totalna oštećenja: potpuno rušenje zgrada. IV. Grupna obeležja skale: a) Ljudi i okolina koja ih okružuje b) Građevinske konstrukcije c) Prirodne pojave Intenzitet potresa (izražen u stepenima od Vo do XIIo) V° Dosta jak potres - potres koji budi iz sna a) Potres toga stepena osete svi ljudi u kućama i mnogi pod vedrim nebom, mnogi se bude iz sna. Životinje se uznemire. Zgrade se potresaju iz temelja. Predmeti koji vise jako se njišu. Slike na zidovima se pomiču. U većini slučajeva zaustavljaju se satovi sa klatnom, ako je udar normalan na ravan ljuljanja. Nepričvršćeni predmeti se pokreću. Nezatvorena vrata i prozori se ljuljaju - njišu. Tečnosti iz otvorenih posuda se prolivaju. b) Moguće su štete prvog stepena na pojedinim zgradama tipa A. c) Moguća je promena izdašnosti izvora. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

308 /400

VI° Jak potres - potres koji izaziva paniku a) Potres osete svi ljudi u kućama i pod vedrim nebom. Ljudi istrčavaju iz kuća na ulicu, a neki gube ravnotežu. Domaće životinje beže iz štala. U mnogiin slučajevima lome se stakleni predmeti i posude. Mala crkvena zvona počinju zvoniti. b) Pojedine zgrade tipa B i mnoge zgrade tipa A trpe ostećenja prvog stepena. Pojedine zgrade tipa A trpe oštećenja drugog stepena. c) U nekim vlažnim tlima moguće su pojave pukotina širine do 1 cm. U planinskim predjelima moguće su pojave klizanja. Menja se izdašnost izvora i nivo vode u bunarima. VII° Silan potres - potres koji izaziva oštećenja građevina a) Ljudi beže iz kuća u panici, a mnogi teško održavaju ravnotežu. Potres osećaju ljudi i u vozilima koja se kreću. Velika zvona zvone. b) Mnoge zgrade tipa C trpe štetu prvog stepena, a mnoge zgrade tipa B štetu drugog stepena. Na mnogim zgradama tipa A nastaju štete trećeg stepena, a na nekim štete četvrtog stepena. Na mestima gde su putevi zasečni u padine mogu se pojaviti klizišta i pukotine. Na spojnicama cevovoda nastaju oštećenja, a u kamenim ogradama i zidovima pukotine. c) Na vodenim površinama nastaju talasi, a voda se muti zbog dizanja mulja. Nivo vode u bunarima se menja, kao i izdašnost izvora. Presušeni se izvori mogu obnoviti, a aktivni presušiti. Ređe nastaju klizišta na šljunkovito glinovitim obalama. VIII° Štetan potres - potres koji izaziva jaka oštećenja zgrada a) Opšti strah i panika; potres se jako oseća i u automobilu u pokretu. Grane na drveću se lome. Težak nameštaj se pomiče, a delimično i prevrće. Viseći predmeti (lusteri) delimično se oštećuju. b) Većina zgrada tipa C trpi štete drugog stepena, a poneke zgrade iz ove grupe trpe štete trećeg stepena. Mnoge zgrade tipa B dobijaju oštećenja trećeg stepena, a pojedine četvrtog. Mnoge zgrade tipa A imaju oštećenja četvrtog stepena, a pojedine petog. Iznimno dolazi i do loma cevovoda na spojevima. Statue i kameni spomenici okreću se oko svog postolja, a ponekad i prevrću. Kamene ograde i zidovi se ruše. c) Dolazi do klizanja tla na bokovima i usecima puteva. Pukotine u tlu mogu imati širinu i do nekoliko centimetara. Voda u jezerima se muti. Mogu se pojaviti novi izvori. Presahli bunari pune se vodom, a puni mogu presušiti. Izdašnost i nivo vode se menjaju. IX° Ograničeno razoran potres - potres koji izaziva opšta oštećenja građevina a) Opšta panika; životinje beže na sve strane. Velike štete vidljive su na nameštaju. b) Mnoge zgrade tipa C dobijaju oštećenja trećeg stepena, a pojedine i četvrtog. Mnoge zgrade tipa B dobijaju oštećenja četvrtog stepena. Pojedine zgrade tog tipa trpe štete petog stepena. Mnoge zgrade tipa A trpe štete petog stepena. Spomenici i stubovi padaju. Na rezervoarima se javljaju ozbiljna oštećenja. Podzemne cevi delimično se lome. U ponekim slučajevima se krive železničke tračnice, a putevi se oštećuju. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

309 /400

c) U ravničarskim predelima sa visokim nivoom podzemne vode voda izbija na površinu i izliva se. Sa vodom ili bez nje, mogu biti izbačeni pesak i mulj na površinu. Pukotine koje se javljaju u terenu mogu imati širinu i do 10 cm. Pored takvih, može se pojaviti i veći broj manjih pukotina. U brdovitim područjima učestali su odroni i odvaljivanje velikih komada stena. Dolazi do aktiviranja mnogih klizišta. Nastaju velike promene u režimu podzemnih voda. X° Razorni potres - potres koji izaziva opšte rušenje zgrada b) Mnoge zgrade tipa C dobivaju ostećenja četvrtog stepena, a pojedine zgrade toga tipa i petog stepena. Mnoge zgrade tipa B trpe oštećenja petog stepena; većina zgrada tipa A trpi oštećenja petog stepena. Na nasipima i branama dolazi do kritičnih oštećenja. Nastaju teška oštećenja na mostovima. Železničke tračnice se krive. Cevi u podzemnim instalacijama se savijaju i lome. Na površini puteva (asfalt, makadam) nastaju talasaste deformacije. c) U tlu se pojavljuju otvorene pukotine širine od nekoliko centimetara do 1 m. Slabije vezana tla klize sa padina. Na obalama reka moguća su formiranja velikih klizišta, a isto tako i na strmim morskim obalama. Voda iz kanala, reka i jezera se izliva. Nivo vode u bunarima se menja. Mogu nastati nova jezera. XI° Pustošni potres - potres koji izaziva katastrofu b) Teška su oštećenja na solidno građenim objektima. Mostovi, brane, železnički i putni pravci postaju neuporabljivi. Cevi u podzemnim instalacijama se lome. c) U tlu nastaje veliki broj otvorenih pukotina i raseda. Premeštaju se stenske mase u horizontalnom i vertikalnom smeru. Nastaju velika klizanja i odroni stena. Određivanje ovog intenziteta traži posebno izučavanje. XII° Katastrofalan potres - potres koji izaziva promene reljefa b) Štete su veoma velike, moguće je potpuno rušenje svih građevina iznad i ispod zemlje. c) Bitno se menja površinski izgled Zemlje; nastaju velike pukotine u tlu i velika horizontalna i vertikalna premeštanja stenskih masa, nastaju odronjavanja velikih razmera u planinskim predelima ili na obalama reka i drugih vodotoka. Nastaju nova jezera, a reke mogu promeniti smer svog toka.


310 /400

Kod nas jačina zemljotresa meri se dvema skalama. Merkalijeva skala meri jačinu intenzitet oštećenja i ima 12 stepeni. Rihterova skala meri jačinu - magnitudu samog zemljotresa (1-9). 1. Mercalli-Cancani-Sieberg- ova (MCS) skala To je empirijska, subjektivna skala - prikazuje intenzitet potresa, veličinu i vrste šteta, učinak potresa na ljude, objekte i tlo, I – XII stepeni. Merkalijeva skala se koristi za kategorizaciju zemljotresa. Nosi ime po italijanskom naučniku Đuzepe Merkaliju (Giuseppe Mercalli). Dorađena je i nosi naziv MKS skala - Mercalli-Cancani-Sieberg-ova (MCS) skala zasnovana je na razarajućim efektima zemljotresa na površini zemlje. To je opisna skala koja ima 12 stepeni: Tabela - 35 Ubrzanje

Opis (Merkalijeva skala - MCS)

Stepen

Naziv

I

Mikroseizmički

< 2.5

II

Veoma slabi

2.5 - 5

Mogu se osetiti samo u potpunoj tišini, na najvišim spratovima visokih zgrada.

III

Slabi

5 - 10

Jedva primetni potresi. Većina ljudi ih uopšte i ne primeti.

(mm/s2)

Registruju ih jedino seizmički aparati. Ne izazivaju nikakva razaranja.

IV

Umereni

10 - 25

Na otvorenom su gotovo neprimetni, ali ih u kućama primeti većina ljudi. Izazivaju krckanje nameštaja i pomeranje lustera. Slični su prolasku teškog kamiona preko kaldrme.

V

Osetni

25 - 50

Primetni su i na otvorenom i u kućama. Napolju se može primetiti ljuljanje tanjih grana na drveću a u zgradama se ljuljaju lusteri i zaustavljaju satovi sa klatnom.

VI

Jaki

50 - 100

Nikad ne ostanu neprimećeni. Ne izazivaju značajnija oštećenja, najčešće ništa ozbiljnije od odpadanja maltera.

VII

Veoma jaki

100 - 250

Izazivaju štetu na slabim građevinama. Na prosečnim zgradama mogu da se pojave manje pukotine, padanje maltera i gipsanih ukrasa sa plafona. Ponekad mogu da pokrenu klizišta ili odrone. Na rekama i jezerima uzrokuju intenzivno talasanje.

VIII

Rušilački

250 - 500

Mogu da sruše ili oštete i savremeno građene zgrade, fabričke dimnjake, kamene ograde, itd. Na tlu nastaju pukotine, lome se slabije grane sa drveća.

IX

Pustošni

500 - 1000

Izazivaju rušenja i znatna oštećenja većine savremenih zgrada. Javljaju se oštećenja i na aseizmičkim objektima.

X

Uništavajući

1000 - 2500

Zgrade se ruše do temelja. Pojavljuju se deformacije tla. Krive se železničke šine. Prekidaju se vodovodne i kanalizacione cevi. Ruše se mostovi i dobro građene drvene zgrade. Nastaju velika klizišta i odroni. Izliva se voda iz reka i jezera.

XI

Katastrofalni

2500 - 5000

Dolazi do drastičnog krivljenja železničkih šina. Ruše se brane, nosači mostova, i skoro svi kameni objekti. U tlu nastaju velike pukotine. Podzemni cevovodi bivaju uništeni.

XII

Ekstremno katastrofalni

5000 <

Objekti bivaju odbačeni u vazduh. Ruše se sve ljudske građevine. Menja se reljef.


311 /400

2. Rihterova (Richter) skala - računa se na osnovu seizmograma pojedinog potresa, izračunavanjem ukupne oslobođene energije u žarištu potresa. To je numerička skala, energiju potresa izražava - magnitudom: 0 – 8.6 (9) (logaritamski se povećava; magnituda 5 oslobađa 31.5 puta više energije nego potres magnitude 4; magnituda 6 – 1000 puta više nego potres magnitude 4 (31.5 X 31.5)). Tabela - 36

Tabela – 37

Magnituda 2 4,5 7 8 8,6 (9)

Intenzitet - opis oseti se, bez šteta šteta (vesti!) značajni velikih razmera zabeležen maksimum

Broj potresa/god. >100.000 nekoliko hiljada 16-18 1 ili 2 9,3 Indonezija-2004.

Odnos Rihterove skale potresa (M) i oslobođene energije kod


312 /400

Tabela - 38 Mesto

Godina

Po Richteru

Žrtve

Indonezija,Sumatra

2004.

9,3

>220.000

Čile

1960.

8,6

5.700

Aljaska, SAD

1964.

8,4

131

San Francisco, SAD

1906.

8,3

500+

Kina

1976.

7,6

650.000

Duzce, Turska

1999.

7,2

260

Kobe, Japan

1995.

6,9

5.500

Northridge, SAD

1994.

6,7

51

Najjači potresi: 1920. Kina, M = 8.6, 180.000 žrtava 1960. Čile, M = 8.5 – 8.7, 5.700 rtava 1964. Aljaska, M = 8.7, 114 žrtava 1976. Kina, M = 7.6, 650.000 žrtava 1992. Kalifornija, M = 7.4, 1 žrtva 2004. Indonezija, M = 9.3, > 220.000 ž 2005. Pakistan, M = 7.6, 80.000 žrtava 2008. Kina, M =7.9, > 87.000 žrtava 2010. Haiti, M=7.0, 40-50.000 žrtava

Sl.406. Magnitude nekih potresa

Sl. 407. Najsmrtonosniji zemljotresi od 1900. godine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

313 /400

Sl. 408. Zemljoztresi, aktivni vulkani i tektonske ploče Usled potresa u zadnjih 4.000 god. - 13 miliona ljudi je poginulo a 1 milion u zadnjem veku. Posledice potresa: promene tokova podzemnih voda, promene nivoa podzemnih voda – poplave, promene smera tečenja reka, presušivanje izvora, pojave novih izvora, pojave mineralnih izvora, pukotine u tlu, odroni i pokretanje klizišta, oštećenja gasnih i vodovodnih cevovoda, oštećenja električnih vodova, požari..... Pomicanje tla: vibracije, potresi, podrhtavanje štete na objektima- kod velikih snažnih potresa: vidljivo je pomicanje tla, ruše se mostovi, zgrade... Rasprostranjenost potresa u svetu - veza epicentara potresa i tektonike ploča: -80% potresa: cirkum-pacifički pojas; -15%: Mediteransko-azijski (himalajski) pojas; -5%: u unutrašnjosti ploča ili duž okeanskih grebena. Sl.409. Rasprostranjenost potresa u svetu - veza epicentara potresa i tektonike ploča Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

314 /400

Najveći zemljotresi koji su pogodili Srbiju dogodili su se: -1982. god u Svilajncu, - 1921. u Vitini, - 1922. u Lazarevcu, - 1927. na Rudniku, - 1980. na Kopaoniku, - 1998. u Mionici, - 2002. u Gnjilanu i - 2010. u Kraljevu. Kraljevački zemljotres 2010. godine bio je magnitude 5,3 ili 5,4 koji se dogodio na oko 10 km severoistočno od Kraljeva, 3. novembra 2010. godine, u 01:56:56 časova po lokalnom vremenu. Hipocentar zemljotresa bio je na oko 10 km dubine. U zemljotresu je poginulo dvoje ljudi, oko 180 je zadobilo lakše telesne povrede, a izazvana je i velika materijalna šteta. Neki vid oštećenja pretrpelo je je oko 16 hiljada kuća, 8.500 stanova, 33 škole i nekoliko stotina privrednih objekata. Posledice zemljotresa osetilo je oko 80 hiljada ljudi. Materijalna šteta, samo na individualnim stambenim objektima, procenjena je na oko 2,5 milijardi dinara, što je, za ovo siromašno područje, ogromna i nenadoknadiva šteta. Sl. 410. Posledice zemljotresa u Kraljevu od 3. novembra 2010. godine - selo Grdica Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

315 /400

5.3. EGZODIMANIČKI PROCESI I POJAVE

Osnovni morfološki oblici u terenu nastaju delovanjem unutrašnjih - endogenih sila. Njihovo preoblikovanje (modifikovanje) izazivaju spoljašnje - egzogene sile. Reljef oblikovan endogenim silama menja se delovanjem spoljašnih ili egzogenih sila. Egzogene sile su: Sunčeva energija i sila gravitacije (Zemlje, Meseca i Sunca).

Sl. 411. Delovanje spoljašnih ili egzogenih sila Glavni uzrok delovanja svih spoljašnjih sila je Sunce odnosno njegova toplotna energija. Brojni procesi kao što su kruženje vode u prirodi, kondenzovanje vodene pare, vetar, obrazovanje padavina, formiranje rečnih tokova i njihovo oticanje u okeane i mora direktno utiču na izgled Zemljine površine. Dva osnovna procesa koji utiču na oblikovanje reljefa su erozija i akumulacija.

Sl. 412. Dva osnovna procesa oblikovanja reljefa - erozija i akumulacija. Geomorfološki agensi koji direktno deluju na završne oblike reljefa su voda, led, vetar, vegetacija, životinje i čovek. Deset je osnovnih egzogenih procesa: trošenje, padinski procesi, fluvijalni, karstni i fluviokarstni, marinski i lakustrijski, eolski, sufozijski, glacijalni i periglacijalni, biogeni kao i antropogeni procesi. Zajednički naziv za sva razorna delovanja spoljnih procesa koja dovode do ogoljavanja terena je denudacija ili degradacija. Degradacione pojave su: abrazija, korozija, erozija, pokreti masa na padinama, transport i trošenje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

316 /400

Rezultat svih egzogenih procesa je stvaranje destrukcionih i akumulacionih oblika, a kakav će se reljef oblikovati, osim od aktivnih zavisiće i od pasivnih činioca koji obuhvataju litološki sastav stena (vrsta, boja, tvrdoća, oblik), geološku građu i klimu. Kako je rečeno, u značajnije savremene egzodinamičke procese spadaju: površinsko raspadanje stena denudacija, abrazija, erozija (rečna-fluvijalna, marinska-jezerska, karstna, lednička i eolska) i padinski procesi (odronjavanje, spiranje, osipanje, klizanje, tečenje i puzanje). Neke od ovih procesa može izazvat i čovek, pa ih tada nazivamo inženjerskogeološki procesi.

Sl.413. gzodinamički procesi u raspadanju stena Tipovi reljefa oblikovani spoljašnim (egzogenim) silama: - FLUVIJALNI (rečni) - oblikovan radom tekućica; - PLUVIJALNI - nastao delovanjem kiše (usporena erozija); - MARINSKI (morski) - oblikovan talasima, morskim strujama, menama; - LAKUSTRIJSKI (jezerski); - GLACIJALNI (lednički) - oblikovan radom leda; - EOLSKI (pustinjski) - oblikovan radom vetra; - KARSTNI (kraški) - oblikovan hemijskim otapanjem stena; - BIOGENI (organogeni) - oblikovan radom organizama (biljke i životinje) i - ANTROPOGENI - oblikovan radom čoveka. Oblikovanje reljefa dejstvom spoljašnih sila - osnovni pojmovi 1. Denudacija - razaranje Zemljine površine pod uticajem spoljašnih (egzogenih) sila i procesa - spiranje i odnošenje rastresitog materijala pod uticajem padavina. 2. Erozija - mehaničko razaranje stena delovanjem vode, vetra, leda....... 3. Derazija - mehaničko razaranje stena delovanjem gravitacije (odronjavanje, spiranje, puzanje, klizanje, soliflukcija). 4. Korazija - čestice nošene vetrom udaraju u stenu i razaraju je.... 5. Korozija - hemijsko razaranje rastvorljivih stena (krečnjak, dolomit, gips...). 6. Deflacija - oduvavanje, prenošenje i valjanje čestica rastresitog pokrivača u smeru duvanja vetra. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

317 /400

5.3.1. Površinsko raspadanje (trošenje stena) Stenske mase, u površinskom delu litosfere, izložene su dejstvu atmosferilija. Otkrivene stenske mase neprekidno se mehanički razlamaju, usitnjavaju i hemijski menjaju u odnosu na prethodno stanje. Zahvaćena zona ovim promenama naziva se kora raspadanja. Njena debljina je različita i kreće se od nekoliko mm do nekoliko desetina metara., a ređe i više. U ovim razmerama najvećim delom izvode se i građevinski radovi, te ove promene mogu uticati i na izvođenje radova. Intenzitet raspadanja nije isti po celoj debljini kore raspadanja. Naime, najveći je na površini terena i opada sa povećanjem dubine, pri tome formirajući podzone sa različitim fizičkomehaničkim karakteristikama, sl.413.

Sl. 414. Podzone kore raspadanja u čvrstim stenskim masama: M - podzona monolita; B podzona blokova; D- podzona drobine; MP - mrvičasta podzona; GK - glineno-koloidna podzona Najjednostavnija podela kore raspadanja je na sledeće podzone: monolitna, blokovsla, drobinska, mrvičasta i glineno-koloidna („zemljasta“). Trošenje stena (površinsko raspadanje) je najrasprostranjeniji egzogenetski geomorfološki proces koji se sastoji od: - fizičkog raspadanja (dezintegracije) koja se sastoji u lomljenju, mrvljenju i drobljenju stena; - hemijskog raspadanja (dekompozicije) čija je posledica delimična do potpuna promena mineralnog sastava matične stene; - biološkog raspadanja koje je u biti kombinacija fizičkog i hemijskog raspadanja. Fizičko ili mehaničko raspadanje - karakteristično za sušna područja sa velikim dnevnim amplitudama temperature kao i za područja gde se temperatura spusta ispod 0°C (razaranje stena ledom). Osnovni činioci fizičkog raspadanja su: temperaturne promene (dnevne i godišnje), mržnjenje vode u pukotinama, kristalizacija i hidratacija soli u pukotinama i dr.


318 /400

Sl. 415. Površinsko raspadanje stena – osnovna podela

Sl.416. Osnovni faktori raspadanja stena Hemijsko raspadanje - karakteristično je za topljive stene (krečnjak i dolomit - one koje raspada voda) i tropska područja gde su visoke temperature i visoka vlažnost (česte padavine). Osnovni činioci hemijskog raspadanja su: kišnica, kiseonik, ugljena kiselina i organske kiseline. Hemijsko raspadanje predstavlja hemijske izmene stenskih masa kao što su hidratacija, oksidacija, hidroliza i rastvaranje. - Korozija je proces kojim voda u karsnim područjima otapa stene. - Topljenjem krečnjaka i dolomita nastaje crvenica - karakteristična za karsni reljef. Biološko trošenje - kombinacija prethodna dva trošenja jer biljka svojim korenjem drobi stenu, a istodobno je otapa svojim kiselinama. Mrvljenjem stena nastaje regolit (erozija stena). U prirodi sve vrste raspadanja deluju združeno, pa se takva izmena stenskih masa naziva fizičko - hemijsko i biološko raspadanje. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

319 /400

Pored navedenih procesa raspadanja stenskih masa, ne može se zanemariti ni čovek, antropogeni faktor, koji svojim radom, u velikoj meri doprinosi ne samo razaranju mineralnog dela litosfere već, u izvesnom smislu, menja i izgled reljefa. To čini obradom zemlje, rudarenjem, eksploatacijom kamenoloma, peska, šljunka, izradom nasipa, zaseka, useka, tunela, brana, objekata visokogradnje, objekata za vojna dejstva, razaranjem pomoću klasičnog i nuklearnog eksploziva i dr. Proces raspadanja, sa inženjersko-geološkog aspekta, je vrlo važan činilac za formiranje geoloških svojstava površinskih delova Zemljine kore, za koje je pretežno vezana građevinska delatnost. Treba imati u vidu činjenicu da raspadanje najčešće pogoršava pogodnost stenskih masa za građenje. Naime, proces raspadanja može imati negativnu i pozitivnu ulogu. Negastivna strana ogleda se u činjenici da stenske mase imaju manju čvrstoću, pa su manje otporne na mehaničke uticaje i eroziju. Pozitivne strane su kada se u okviru njih formira materijal (npr. glina) koji se koristi u građevinarstvu, razvijaju se poljoprivredna dobra i povećavaju površine obrasle šumom i travom. 5.3.2. Denudacija Denudacija (lat. denudare - ogoliti) predstavlja proces spiranja i odnošenja površinskog rastresitog sloja zemljišta i ogoljivanje stenovite podloge pod uiticajem atmosferske i kopnene vode i ostalih padavina. Pri tome vodene kapljice i slabiji mlazevi nose sa sobom sitne mineralne čestice. Kao posledica nakupljanja materijala nošenog kišnim kapima i mlazevima kišnice, javlja se deluvij. On se formira od eluvija, odnosno, materijala formiranog u kori raspadanja stena.

Sl.417. Denudacija - Bedlends (SAD, Juta) i „Đavolja varoš“, Srbija Intenzitet denudacije zavisi od količine padavina, nagiba terena, sastava podloge i vegetacije - biljnom pokrivaču. U geologiji - denudacija je zbirni naziv za sve destrukcione morfološke procese na reljefu (erozija, derazija, abrazija, korazija...). Veći deo razorenog i otopljenog stenskog materijala vodenim tokovima dospeva u more, u količini od više milijardi metara kubnih godišnje. Mehanička denudacija nekih velikih reka kao i odnos mehaničke i hemijske denudacije na površinama kontinenata prikazani su u sledećim tabelama. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

320 /400 (prema N.M. Strahovu)

Tabela 39

Reka

Površina bazena (*103 km2)

Mehanička denundacija (t / km2 / god)

Amazon Misisipi Nil Huang Ho Dunav Iravadi

7050 3248 2800 980 816 410

60 18 31 640 101 850

(prema G. V. Lopatinu) Kontinent

Površina (*106 km2)

Evropa Azija Afrika Sev. i Sred. Amerika Južna Amerika Australija

9,67 44,89 29,81 20,44 17,98 7,96

Tabela 40

DENUNDACIJA (t/ km2/god) Mehanička Hemijska

43 166 47 73 93 32,1

32 42 25,2 40 55 11,3

Intenzitet mehaničke denudacije na Zemlji je zonskog rasporeda; znatno raste od prelaza visoke geografske širine ka nižim geografskim širinama, srazmerno povišenju srednje godišnje temperature i povećanju ukupnih godišnjih oborina, odnosno intenzitetu egzodinamičkih faktora. U područjima iste geografske širine, u razlomljenim terenima sa raščlanjenim reljefom jači je intenzitet mehaničke, ali i hemijske denudacije. Ukoliko je nagib terena veći, podloga rastresitija, intenzitet padavina (kiša) veliki a vegetacije nema, denudacija će biti vrlo izražena. Kao posledica ovog procesa obrazuju se (pluvijalna erozija, nastala delovanjem kiše - usporena erozija) jaruge i vododerine a krajnji rezultat je stvaranje potpuno ogoljenih, neplodnih površina koje se nazivaju „bad lands“ - loša (rđava) zemlja. U grupu erozionih oblika proluvijalnog procesa spadaju jaruge, vododerine, rđave zemlje i zemljane piramide.

Sl. 418. Pluvijalna erozija, nastala delovanjem kiše - usporena erozija: jaruge, vododerine,“ rđave zemlje“ i zemljane piramide Materijal erodiran, transportovan i akumuliran u proluvijalnom procesu nosi opšti naziv proluvijum. Taj materijal gradi dve grupe akumulacionih oblika. Jednu čine plavinske lepeze, a drugu deluvijalno - proluvijalni zastori. Plavinske lepeze javljaju se na kraju većih povremenih linijskih tokova, bujica, ili na kraju manjih stalnih vodotoka koji povremeno menjaju intenzitet i dobijaju bujični karakter. Prilikom uslaska u ravnicu ili dolaskom na dno rečne doline, kinetička energija bujičnog toka se naglo smanjuje. Transportovan materijal, lebdeći ili vučeni, rasipa se i odlaže, gradeći oblik kojiima izgled lepeze. Sl.419. Fluvijalna plavina - plavinska lepeza Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

321 /400

Materijal plavinske lepeze, kao tipičan produkt proluvijalne akumulacije, je slabo obrađen. U zavisnosti od dužine transporta, vrlo je malo zaobljen i neklasifikovan po krupnoći.  Vododerine su erozioni žlebovi nastali radom voda, dubine do 2 metra a različite dužine - od nekoliko desetina do nekoliko stotina metara.  Jaruge su erozioni produkti površinskih voda. Dubina usecanja im je veća od 2 metra. Usecanje i razvoj vododerina i jaruga odvija se relativno brzo, pri tom pogoršavajući uslove izvođenja i eksploatacije građevinskih objekata. Intenzitet denudacije padina zavisan od prirode stenskih masa, kinetičke energije površinske vode i postojanjem biljnog pokrivača. Erozijom se najlakše razajaju prašinaste i peskovite gline, a pogotovu makroporozni les i pesak. Sl. 420. Pluvijalna erozija: potoci i jaruge Sprečavanje razvoja procesa denudacije - erozije, zavisno od stepena erodiranosti, vrši se na više načina, ali najcelishodniji su postupci preduzeti u početnom stadijumu. Na slici 418 prikazano je nekoliko rešenja sprečavanja erozije. Bujice ili bujični tokovi su povremeni ili stalni prirodni vodotoci (jaruge, suvodoline, potoci i rečice), čija su slivna područja zahvaćena erozijskim procesima. To su vodotoci kratkog toka i relativno velikog nagiba sa promenjivom količinom vode i nesrazmerno velikom količinom nanosa u odnosu na protok. Bujica je nekontrolisan, stihijski agens promenljive količine vode i promenljive brzine. Oba parametra imaju, po pravilu, velike vrednosti, pa je i kinetička energija izuzetno velika. Karakterišu se sa naglim nadolascima poplavnih voda koje nastaju neposredno posle jakih kiša ili ubrzanog topljenja snega, kao i velikim količinama nanosa i razornom snagom toka. Bujična erozija kod nas je vrlo razvijena na mnogo mesta. Pruga Beograd - Bar i put između Priboja i Prijepolja često su ugroženi bujicama na više poteza. Reka Lepenac, u Kačaničkoj klisuri, često ugrožava prugu Uroševac - Skoplje izdizanjem aluviona reke usled intenzivnog nanošenja materijala u njeno korito spranog sa Šar planine i Sirinićke župe (Brezovice). Sl.421. Jaruge i vododerine Denudacija nepovoljno utiče na uslove građenja i eksploataciju objekta, a efikasno se umanjuje ili sprečava formiranjem vegetacionog sloja na ogolićenim terenima


322 /400

Sl. 422. Sprečavanje razvoja procesa denudacije - erozije Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

323 /400

5.3.3. Erozija Erozija je egzodinamički proces koji podrazumeva mehaničko razaranje i hemijsko otapanje razorenog materijala dejstvom egzogenih prirodnih sila (delovanjem vode, vetra, leda...). Erozija predstavlja prirodan proces pri kome se vrši intenzivno odnošenje raspadnutih delova stenskih masa - od krupnih do najsitnijih čestica zemljišta sa površine ili u plićem podzemlju. Osnovni izvor energije egzogenih sila su toplota, svetlost i druga zračenja koja od Sunca dospevaju na Zemlju. Pod uticajem Sunca dolazi do različitog zagrevanja vazduha, vode (mora, okeana, jezera, reka i dr.), kao i čvrste Zemljine kore. Toplota je uzrok insolacije odnosno zagrevanja i hlađenja površine Zemlje, obrazovanja lednika i njihovog kretanja, kruženja vode u prirodi, kao i strujanja vazduha odnosno obrazovanje vetrova. Dejstvo egzogenih sila je uslovljeno, kako gravitacijom Zemlje, tako i privlačnim silama Meseca i Sunca. Pod uticajem Zemljine gravitacije nastaje kretanje vodenih tokova i lednika, pokretanje stenskih masa sa visokih padina u podnožja planina. Dejstvom privlačnih sila Meseca i Sunca javljaju se plima i oseka na okeanima, morima i jezerima. Najčešći vid erozije predstavlja pomeranje mase terena usled dejstva obilnih kiša ili zemljotresa pri čemu dolazi do odronjavanja zemljišta. Ovom vidu erozije su najpodložniji brdoviti tereni, odnosno područja pod nagibom (padine) većim od 15°.

Sl. 423. Uzroci i posledice erozije Intenzivna erozija padina može u kratkom roku učiniti teren neprohodnim za vozila i ljude kao i za bilo koji građevinski rad. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

324 /400

Glavni oblici erozije su: - Eolska erozija - nastaje delovanjem vetrova. - Fluvijalna ili rečna erozija - nastaje geološkim radom rečnih tokova. - Bujična erozija - nastaje mehaničkim radom atmosferskih voda. - Karstna (kraška) erozija - nastaje delovanjem atmosferskih, površinskih i podzemnih voda. - Marinska (jezerska) erozija i akumulacija. - Glacijalna ili lednička erozija - nastaje radom lednika i snega. - Abrazija - predstavlja rušenje obale kao posledica morskih i jezerskih talasa. - Antropogeni - oblikovan radom čoveka. Erozija je proces razaranja i razrušavanja postojećih oblika u reljefu pri čemu nastaju erozivni oblici reljefa, a akumulacija je proces formiranja novih oblika reljefa od erodiranog materijala pri čemu nastaju akumulativni oblici reljefa. Prenos ili transport erodiranih čestica vrši se:

- gravitacijom: kotrljanje i klizanje čestica niz padinu,

- vodom (najveća količina sedimenata): u obliku vučenog nanosa, čestica u suspenziji (prah i glina), turbiditnih struja kao i pravih rastvora (katjoni i anjoni),

- vetrom: eolski sedimenti,

- ledom: glacijalni sedimenti ili ledom i vodom: glaciofluvijalni sedimenti.

Sl.424. Prenos ili transport erodiranih čestica Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

325 /400

Sl. 425. Šematski prikaz eroziono-akumulacionih oblika reljefa 5.3.3.1. Eolska erozija - deflacija i akumulacija (peščane ili kamenite pustinje; lesna prostranstva; dine, barhani i živi (pokretni) peskovi) Eol je u grčkoj mitologiji bio bog i gospodar vetrova. Eolska erozija ili deflacija nastaje kao posledica rada vetra. Eolska erozija se pojavljuje u regionima koji se karakterišu čestim jakim vetrovima, čija su zemljišta rastresita a nisu zaštićena gustim biljnim pokrivačem. Rad vetra je najizrazitiji u suvim pustinjskim i polupustinjskim oblastima bez vegetacije. Vetrovi su rezultat atmosferskih razlika pritisaka koji su delimično zbog globalne raspodele temperature, i takođe, lokalnih varijacija u pritisku zbog temperature vodenih masa koje se kreću od okeanskih struja, toplote koju apsorbuju kopnene mase i hladnog vazduha u visokim glacijalnim planinskim područjima. Vetar prenosi uglavnom najsitnije čestice zemljišta kao što je glina, prah i sitan pesak. Intenzitet deflacije zavisi od od sledećih faktora: • gustine biljnog pokrivača, • eksponiranosti zemljišta vetru, • jačine i učestalosti vetra, • osobina zemljišta. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

326 /400

Osobine zamljišta kao što su: mehanički sastav, struktura zemljišta i stepen vlažnosti odnosno vezanost zemljišta utiču na pojavu eolske erozije. Vetar odnosi uglavnom sitne čestice nestrukturnih, praškasto - sitnopeskovitih zemljišta i praškaste strukturne agregate u suvom stanju kada su najslabije vezani.

Sl.426. Eolska erozija - rad vetra u pustinjskim uslovima Odnošenje čestica je intenzivnije što je ređi pokrivač, veća eksponiranost zemljišta vetru, kao i veća jačina i učestalost vetra. U zavisnosti od jačine vetra, veličine i težine čestica vetar odnosi ponete čestice na manja ili veća rastojanja. Najsitnije čestice kao što su sitan prah i glina mogu biti vetrom preneti na udaljenosti od nekoliko hiljada kilometara. Prilikom prenošenja čestica peska vetar vrši i koroziju odnosno razaranje stena. Tom prilikom dolazi do mehaničkog glačanja i raspadanja stena. Sa prenošenjem čestica peska i praha dolazi do sortiranja i navejavanja (akumulacije) čestica i stvaranja specifičnih oblika eolskog reljefa peščanih dina i barhana.

Sl. 427. Prikaz delovanja vetra i načina prenošenja čestica tla (peska) i nastanak dina Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

327 /400

Pustinje su područja na Zemlji koja godišnje primaju manje od 250 mm padavina. Čine 22% površine svetskog kopna (1/10 cele Zemljine površine). Pored vetra, na formiranje reljefa u pustinjama utiču i velika dnevna kolebanja temperature, zbog kojih dolazi do pucanja, drobljenja i usitnjavanja stenske mase. Pustinje mogu biti peskovite, kamenite, šljunkovite, glinovite i slane (sone). U Sahari, od 9 miliona km2, oko 1,2 miliona km2 je pesak, dok je ostatak od kamena i šljunka. Peskovite pustinje ili nepregledna mora peska, nazivaju se ergovi (kumovi), kamenite pustinje su hamade a šljunkovite pustinje, kojih ima u Libiji, poznate su pod imenom seriri, glinovite - takiri, lesne - adiri, slane - šori (keviri) i gipsne. Suva rečna korita nazivaju se vadizi.

Sl. 428. Pustinje – vrste Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

328 /400

Eolski oblici reljefa dele se na erozivne i akumulativne. Eolski erozivni oblici Stvaraju se uglavnom u kamenitim pustinjama, ravnim i golim stenovitim predelima bez vegetacije i vode pokriveni komadima stena nastali temperaturnim razaranjem.  Pustinjsko saće je sistem plitkih jajastih udubljenja, koja su odvojena tankim stenovitim zidovima. Nastaju selektivnom erozijom na stenama koje se sastoje od čvršćih i mekših minerala. Intenzivnom selektivnom erozijom na stenovitim grebenima i rtovima mogu nastati i prozorci - otvori na stenama. Sl.429.Pustinjsko saće - Tatakoa, Kolumbija

Sl.430. Pustinjski prozorac, Vadi Rum (Jordan) i prozorac, Sahara  Usamljene stene najviše erodiraju i postaju tanje pri dnu, poprimajući izgled pečurke jer vetar nosi pesak i ostale materijale do visine 1-1,5m. Tako nastaju pečurkasti ili igličasti ostenjaci.

Sl.431. Pečurkasti ostenjak (Gur), igličasti ostenjak- Australija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

329 /400

 Jardang je najveći eolski erozivni oblik. To je sistem paralelnih žljebova i brazdi olučastog oblika između kojih su oštri rtovi. To su izvajani oblici koji mogu biti visoki nekoliko desetina metara, dugački nekoliko kilometara, a izbrazdani su dejstvom vetra. Prosečne visine (dubine) 1- 6 m, a dužine i po nekoliko stotina kilometara.

Sl. 432. Jardang u pustinji Gobi i Sfinga u Gizi (Egipat, pretpostavlja se da je naknadno izmenjeni jardang

 Uadi (vadizi) su suve rečne doline koje su nastale u vreme kada je kilma u pustinjama bila vlažnija ili od današnjih vodenih tokova koji se obrazuju posle jačih kiša. Oni su poligenetski oblici - nastali su radom dve sile, rečkom i eolskom erozijom. Javljaju se u peskovitim pustinjama (erg u Africi, kum u Aziji). Imaju zatalasan brežuljkast reljef koji se dinamično menja pod uticajem vetra.

Sl.433. Uad u pustinji Negev (Izrael) Eolski akumulativni oblici  Dine Dine su tipični oblik reljefa u pustinji i predstavljaju peščane bedeme i brežuljke. Peščane dine su kupasti oblici nanosa peska visine u proseku 10 do 20 m. U Libijskoj pustinji dostižu visinu i do 200 m. Strana peščane dine okrenuta uz vetar ima nagib oko 10˚, dok je suprotna strana strmija sa nagibom od 30˚ do 40˚. Sl.434. Dine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

330 /400

Sl.435. Pustinja - rad vetra kod stvaranja dina Peščane dine se mogu javiti u više različitih oblika:  poprečne (transverzalne) dine - zatalasani oblici, izduženi upravo na pravac vetra,  uzdužne dine (seifi) - pružaju se paralelno sa pravcem vetra., barhani - srpasti oblici peščanih dina sa vrhovima okrenutim niz vetar i  deflacione dine - parabolični oblici peščanih dina čiji su vrhovi okrenuti uz pravac kretanja vetra. Varijacije oblika peščanih dina zavise od količine peska, brzine, pravca i stalnosti vetra kao i od prisustva ili odsustva pustinjske vegetacije.

Sl.436. Transverzalne (poprečne) i parabolične (deflacione)dine  Barhani Barhani su male dine u obliku polumeseca ili srpa. Nastaju kada vetar duva stalno iz istog pravca. Obično se nalaze na obodu peščanih pustinja. Kod barhana, strana okrenuta vetru je blaga i izdužena, a suprotna (unutrašnja) je strma i kratka. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

331 /400

Sl.437. Barhani, Pacifička obaka (Peru), Б  Seifi (uzdužne dine) poseban oblik dine, karakterističan za Saharu, nastaje delovanjem vetra promenljivog pravca i brzine kretanja. Pružaju se paralelno sa pravcem vetra. Sl.438. Seifi Najveća i jedina prava reka u Sahari je Nil. Protiče kroz Sudan i Egipat i uliva se u Sredozemno more, praveći veliku deltu. Podzemne reke izviru i formiraju oaze, koje su okružene bujnim rastinjem. Takve su Baharija, Dakla i Siva u Egiptu, zatim Kufra u Libiji, Tidikept i Gurara u Alžiru, Duz i Tozer u Tunisu....

Sl.439. Hidrografija pustinja Brojna su i povremena slana jezera - šotovi, kojih ima najviše u Alžiru i Tunisu. Najpoznatiji su Šot Džerid, Šot - eš Šergi i Šot el Hodna. U koritima nekadašnjih reka - vadizima ili uadima mestimično se nakon iznenadnih pljuskova javljaju povremeni vodeni tokovi. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

332 /400

5.3.3.2. Rečna (fluvijalna) erozija i akumulacija Atmosferska voda pada na zemljinu površinu i, lijom manjeg otpora, otiče prema nižim područjima ili ponire na vodopropusnoj podlozi. Voda (padavine: kiša, sneg, inje, rosa) koja ponire popunjava međuprostore - pukotine u stenama naziva se temeljnica. Naišavši na nepropusne stene izbija na površinu u obliku izvora. Izbivši na površinu stvara tekućice koje otiču prema nižim delovima i mehaničkim delovanjem - erozijom oblikuje rečne erozione i akumulacione reljefne oblike. Dakle, rečna (fluvijalna) erozija predstavlja proces izgrađivanja oblika u reljefu radom rečnih tokova. Rečna erozija (lat. erodere - odnošenje, skidanje) je razarački rad površinskih tokova (potoka i reka) koji se sastoji u usecanju i podlokavanju korita i dolina. Za kretanje vodene mase dovoljni su i mali nagibi rečnog korita, za razliku od padinske erozije. Rečna erozija može biti dubinska i bočna. Ova erozija prisutna je sve do ušća a zavisi od: - nagiba terena - vodenog toka, - količine vode, - brzine proticanja vode, - fizičkomehaničkim svojstvima stena i - obraslosti terena i vrste stenske mase na „vodenom putu“.

Sl.440. Rečni sistem Strmiji nagib i veća količina vode pojačavaju rad reka. Fluvijalna erozija je naročito pojačana ukoliko se nosi - vuče veća količina nošenog - vučenog materijala kao što su kamenje, pesak, mulj, glina i dr. U gornjem toku erozija je jača zbog strmijeg nagiba - bržeg oticanja. U donjem toku jača akumulacija materijala zbog sporijeg toka. Rečna erozija je najzastupljeniji i najbitniji proces posle tektonskih pokreta za formiranje reljefa. Tekući preko površine (litosfere) u pravcu najvećeg pada, a pod uticajem zemljine teže, rečni tokovi stvaraju sopstvene oblike reljefa. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

333 /400

Fluvijalni oblici mogu biti: - erozivni, ako su stvoreni usecanjem rečnog toka i - akumulativni, ako su izgrađeni nagomilavanjem (taloženjem) erodiranog fluvijalnog materijala.

Sl. 441. Fluvijalna ili rečna erozija - rečno korito Fluvijalnom erozijom stvaraju se karakteristični geomorfološki erozioni oblici (rečna korita, rečne doline i rečne terase) ili akumulativni oblici (rečna ostrva-ade, delte i aluvijalne ravni) Prestankom sila transporta počinje taloženje mehaničkih čestica, najpre većih i gušćih, a kasnije manjih. Puno suspendovanog materijala stvara veću gustoću rasrvora (vode) pa je sporije obaranje čestica. Promena fizičko-hemijskih faktora uzrokuje taloženje iz rastvora: obaranje flokula kod glina i kristalizacija soli iz prezasićenih rastvora. Kod niže temperature veća je viskoznost i manja brzina vode. Eroziona snaga vode deluje na stensku masu te, zavisno od njenih fizičko - mehaničkih svojstava, lakše troši i erodira mekše nevezane i poluvezane stene, a teže čvrste. Taj proces naziva se selektivna erozija. Razoreni materijal krupniji je u gornjem delu toka, a prema ušću nalazimo sve sitnije frakcije. Takva pojava uslovljena je smanjenjem kinetičke energije tekuće vode - ako posmatramo proces od izvora prema ušću. Sl. 442. Taloženje mehaničkih čestica - rad sila transporta

Sl. 443. Rečno korito - erozioni i akumulacioni oblici u rečnom toku Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

334 /400

Sl. 444. Zakonitosti i osobine kretanja vode vodotoka u meandru (prema Karolyi Z. 1957). Podele vodotoka Zbog problema koji nastaju zbog erozije u rečnim tokovima neophodno je preduzimati mere zaštite- regulacije rečnih (vodenih) tokova. Sa aspekta pristupa rešavanja problema vodotokova neophodno je poznavanje istih (u geografskom i hidrografskom smislu). Osnovne podele vodotoka bitne su sa aspekta pristupa rešavanja problema. Tako neće biti jednak pristup rešavanju problema ukoliko se, na primer, treba regulisati neki bujični vodotok ili pak reka. Zato se u nastavku daju osnovne podele po različitim kriterijima. Podela vodotoka u geografskom smislu razlikuje bujice, brdske potoke, potoke i reke. Prema veličini (hidrografska podela) vodotoke delimo na brazde, jarke, jaruge, potočiće, potoke, rečice, reke i velike reke. Hidrotehničarima značajna je podela vodotoka u aluvijalnim dolinama prema vodnoprivrednom tretmanu. Prema toj podeli razlikujemo sledeće tipove vodotoka: • melioracioni kanali (širina dna b < 1 m) • mali vodotoci (širina dna 1m < b < 20m) • reke (širina dna b > 20 m) Regulacije prirodnih vodotoka su skup gradnji, mera i postupaka kojima se menjaju prirodne osobine na vodotoku i njegovom slivnom području radi: • što racionalnijeg korištenja voda, • što efikasnije zaštite od štetnog delovanja voda iz vodotoka i • što efikasnije zaštite vodotoka od zagađenja. Pri tome treba razlikovati regulacije korita vodotoka (morfološke regulacije) i regulacije vodnog režima. Regulacije korita vodotoka bave se uređenjem korita i građevinama vezanim uz samo korito. Prema klasičnom shvatanju regulacija vodotoka upravo su regulacije korita te koje se opisuju tim terminom. Međutim, širi pojam regulacija vodotoka podrazumeva i Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

335 /400

regulisanje vodnog režima. Tu se radi o takozvanoj preraspodeli količina voda. Raznim građevinskim zahvatima na slivu i vodotocima vodne količine se preraspodeluju prostorno i vremenski. Iako se korito prirodnog vodotoka može posmatrati kao celina, u poprečnom preseku moramo znati njegove delove. To su: korito za srednje vode, korito za velike vode, glavno korito.

Sl. 445. Osnovne definicije i delovi korita vodotoka - poprečni profil Erozivni fluvijalni oblici - korita, doline i rečne terase. Korito - rečno korito je olučasti žleb kojim otiče reka, može biti različitog izgleda u zavisnosti od sastava podloge u koju je usečeno. Tekuće vode svojom razarajućom snagom u stenama formiraju korita. U gornjem delu toka, gde je nagib terena strmiji, preovladava vertikalna komponenta erozije. U srednjem delu toka deluju podjednako vertikalna i bočna komponenta. U donjem delu, blizu ušća, preovladava njena bočna komponenta erozije. Zbog toga korito u gornjem delu toka ima oblik slova "V", u srednjem delu oblik slova "U", a u donjem delu (blizu ušća) ima oblik proširenog slova "U".

Sl. 446. Erozija i profil rečnog korita zavisno od energije površinskog toka Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

336 /400

Sl. 447. Rečno korito - izgledi Eroziona snaga vode deluje na stensku masu i, zavisno od njenih fizičko - mehaničkih svojstava, lakše troši i erodira mekše nevezane i poluvezane stene, a teže čvrste. Razoreni materijal krupniji je u gornjem delu toka - dubinska erozija - veći nagib, produbljivanje korita (oblik slova V), veći komadi stena, a prema ušću nalazimo sve sitnije frakcije - bočna erozija - srednji i donji tok, sitniji materijal, širenje dolinskih strana, nema produbljivanja. Takva pojava uslovljena je smanjenjem kinetičke energije tekuće vode. Na većim nagibima rečno korito je uže i dublje a na manjim šire, pliće i vijugavo. Za reku sa vijugavim rečnim koritom kaže se da meandrira. Takvo rečno korito ima reka Uvac, Srbija, Po, Italija, Büyük Menderes u Turskoj, po kojoj je ova pojava i dobila naziv. Meandri

Sl.448. Meandri - Uvac,Srbija i Büyük Menderes,Turska Doline - rečna dolina je elementarni i najveći oblik rečne erozije u reljefu nastao usecanjem rečnog toka, odnosno rečnog korita u topografsku površinu i širenjem njenih strana denudacionim procesom. Dolina je izdužena, nagnuta i otvorena u pravcu oticanja vodotoka, čijom erozijom delimično i nastaje. Morfološki elementi doline su dno, u kome je usečeno rečno korito, i strane, koje se dižu iznad dna u vidu odseka ili blagih padina. Doline se po izgledu međusobno razlikuju. Mogu biti plitke, sa širokim dnom i blagim stranama (ravničarski predeli), ali i duboke, uske i sa strmim stranama (planinski predeli). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

337 /400

Duge, duboke doline sa uskim dolinskim dnom nazivaju se klisure. Duboke uske doline vertikalnih strana, kod kojih je čitavo dno svedeno samo na rečno korito nazivaju se kanjoni. Duboke, uske kratke rečne doline su sutjeske-klanci.

Sl.449. Sićevačka klisura, Đerdapska klisura na Dunavu, Grdelička klisura

Sl.450. Kanjon Jerme, Kanjon Drine, Kanjon Kolorada i Tare Zbog promena geološkog sastava i tektonskih odnosa preovladavaju složene ili kompozitne doline. Prema odnosu na glavne smerove pružanja reljefa doline mogu biti longitudinalne (uzdužne) i transverzalne (poprečne). Rečne terase - erozione rečne terase formiraju se usecanjem reke u osnovne stenske mase. Izgrađene su u potpunosti ravničarskih reka i predstavjaju ostatke starog dolinskog dna koje je razoreno oživljavanjem rečne erozije. Prema načinu postanka rečne terase mgu biti: • erozione rečne terase, • akumulacione rečne terase i • rečne terase složenog postanka. Erozione rečne terase nastaju u stenama, bez akumulacije nanosa na njihovoj površini. Akumulacione rečne terase su u potpunosti izgrađene od rečnog nanosa različite starosti. Složene rečne terase stvorene su taloženjem rečnog nanosa na stenama uz promenu nivoa erozione baze. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

338 /400

Sl.451. Aluvioni i aluvijalne terase Ako su korita izgrađena od stena različite podložnosti eroziji ili kao posledica tektonskih pokreta (rasedi), na rečnom toku, može doći do oblikovanja vodopada i slapova. Na manjim prelomima u rečnom koritu nastaju brzaci a na većim vodopadi. Vodopadi - mesta gde dolazi do naglog pada vode (survava sa visine zbog vertikalnih odseka u rečnom koritu) iz višeg u niži deo korita. Mogu biti tektonski, erozivni i akumulativni. Erozivni vodopadi nastaju na kontaktu stena različite otpornosti. Takav je vodopad Nijagare, između jezera Iri i Ontario, visok 51 metar. Akumulativni vodopadi su vezani za mesta na koijma se u rečnom koritu taloži bigar. Najpoznatiji u Srbiji je vodopad Velikog Vrela u dolini Resave, visok 14 metara.

Sl.452. Akumulativni oblici rečne erozije - vodopadi Slapovi - mesta gde voda otiče postupno preko niza kaskada - brzake i manje vodopade.

Sl.453. Veliko Vrelo, slapovi Krke i Plitvička jezera Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

339 /400

Kad oticanje postaje sporije jača bočna erozija, korito se širi i počinje oblikovti rečne zavoje meandre. Sl. 454. Uklješteni mendri, reka Uvac, Srbija

Brzaci su kraći delovi toka sa većim padom na uzdužnom profilu, gde voda otiče velikom brzinom između blokova stena koji pri niskim vodostajima strče iznad vode.

Sl.455. Brzaci Akumulativni fluvijalni oblici (rečna ostrva - ade, delte i aluvijalne ravni). Nošeni erodirani materijal reke može biti prenet na velika rastojanja, deponovan u rečnom koritu ili na obalama reke. Tako naneti materijal - sedimenti predstavljaju aluvijum ili aluvijalne nanose koji formiraju rečna ostrva - ade, rečne delte i aluvijalne ravni. Aluvijalne ravni predstavljaju zaravnjena dna rečnih dolina. To su obale rečnog korita koje su izgrađene od rečnog nanosa. Aluvijalne ravni najčešće se formiraju u srednjim i donjim delovima rečnog korita. Pri visokom vodostaju reka se izliva iz korita, plavi rečnu dolinu, a na poplavljenom terenu se taloži aluvijalni nanos. Razlikuju se dve vrste aluvijalnih sedimenata: Aluvijum starača i aluvijum povodnja. Aluvijum starača predstavlja nanose ispunjene glinovitim česticama i tresetom, dok je aluvijum povodnja predstavlja nanose koji su u najvećem procentu izgrađeni od frakcija praha i finog peska. Proučavanje aluvijalnih ravni (terasa) vrlo je važno i potrebno pri projektovanju i građenju saobraćajnica, brana i svih drugih vrsta objekata koji se grade u aluvionima. Pri proučavanju uticaja rečne erozije na inženjersko geološke karakteristike terena posebnu pažnju treba obratiti na akumulacije (taloženja) rečnih nanosa jer su vrlo heterogenog sastava. Sl.456. Aluvijalna ravnica Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

340 /400

Rečna ostrva - ade obrazuju se u rečnom koritu od krupnoznih frakcija rečnog nanosa frakcija peska i šljunka. U koritima, na mestima gde postoje zapreke ili izbočenja, taloži se materijal, koji se postepeno izdiže iznad vode, i oblikuje sprudove ili ostrva imenom ade. Ade se stvaraju i na ušćima dveju reka, gde se sudaraju njihove struje, a tok usporava. Mnoge reke na našim prostorima kao što su Dunav, Sava, Morava imaju veliki broj rečnih ostrva.

Sl.457.Veliko ratno ostrvo, Beograd

Rečne delte nastaju sedimentacijom rečnog nanosa na ušću reke u more ili jezero, gde reka usporava rečni tok, a zatim rečni tok prestaje. Rečne delte nastaju kao posledica prestanka transportne moći tekuće vode – rečne, gde se taloži sav doneti materijal pri čemu se zasipa morski ili jezerski basen koji se postepeno pretvaera u kopno, a reka se zbog velike količine nanetog materijala račva u veći broj rukavaca. Pogoduji im plići i mirniji delovi mora gde nedostaju morske struje i jači talasi. Rečne delte su izgrađene od najfinijih čestica peska, praha i gline koji se talože u vidu nagnutih slojeva velike debljine. Primer je delta Nila čija debljina rečnog nanosa iznosi oko 700 m. Svake godine delte se značajno povećavaju. Delta Dunava se godišnje uvećava za oko 1 km2 svake godine. Sl.458. Delta Misisipija Plavine - se stvaraju na mestima gde rečni tok iz planinske oblasti izlazi u ravnicu, usled čega njegova transportna snaga naglo slabi. Tu se najkrupniji rečni materijal taloži u vidu prostrane lepeze ili kupe blagih strana. Stvaraju različita ušća: deltasta razgranato i levkasto ušće - estuarij. Sl. 459. Plavine


341 /400

5.3.3.3. Glacijalna (lednička) erozija i akumulacija Lednička (glacijalna) erozija (EGZARAZIJA) - predstavlja geomorfološki proces formiranja oblika u reljefu kretanjem lednika preko Zemljine površine. Glacijalni oblici na zemlji zauzimaju oko 16 miliona km 2 (1/10 kopnenog dela Zemlje). Područja na kojima se javlja glacijalni i periglacijalni reljef:  u područjima sa višom nadmorskom visinom (pada više snega nego se može otopiti),  u višim geografskim širinama (sve je prisutniji i u nižim nadmorskim visinama),  područja gde prevladavaju snežne padavine i  temperature niže od 0°C. Na visokim planinama iznad snežne granice dolazi do formiranja stalnog snega i leda. Snežna granica je oblast iznad koje padne više snega nego što se istopi u toku jedne godine. Led je glavni pokretač egzogenog modelovanja - formira se iznad snežne granice (ona je na nižoj nadmorskoj visini sa porastom geografske širine npr. uz ekvator na visini oko 6000 m; Alpe 2500 - 3000 m; Aljaska 600 m, Grenland 90 m). Lednički led se formira iznad snežne granice (prostor u kome se led zbog niskih temperatura održava preko cele godine). On se stvara od snega koji se preko dana delimično otopi a preko noći ponovo zamrzne, ali i pod pritiskom novog snega pa se iz njegovih nižih slojeva istiskuje vazduh te tako zadobija zrnastu strukturu (takav led se naziva „firn“).

Sl.460. Lednička erozija - erozioni oblici. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

342 /400

Firn je zrnasta struktura koja nastaje kada se tokom dana sneg delimično otopi a noću ponovo zaledi što dovodi da se snežna masa zbija. Pod pritiskom većih količina snega led se sabija, prekristalizuje i postaje plastičniji - lednički led. Sl.461. Lednička erozija-elementi Posoje dva tipa ledene mase na zemlji:  lednici (glečeri) - ledeni tokovi koji se kreću (npr. alpski glečeri, islandski glečeri),  ledeni pokrivač - akumulirane mase leda koje prekrivaju velike površine antarktičkih, arktičkih i subarktičkih krajeva. Zrnasta struktura snega je osnova za formiranje leda. Iz ove forme nastaju cirkovi - firn se akumulira u izvorišnim delovima dolina. Dok se spuštaju niz planinu, pod težinom svoje mase, stvaraju korito kroz koje teče lednik, polukružno se kreće, udubljuje podlogu i formira polukružna udubljenja lednički valov ili npr. ledička jezera. Sl.462. Lednička erozija- zone formiranja erozionih oblika Til - iz cirka kreće ledeni tok niz padinu pri čemu erodira podlogu i nosi rastrošeni materijal - morenski materijal. Dakle, lednici sa sobom nose ogromne količine morenskog materijala - šljunka, peska, sitnog ili krupnog kamenja i blokove. Led deluje na podlogu i bokove i formira ledeničku dolinu - valov (oblik slova “U”). Sl. 463. Glacijalna ili lednička topografija Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

343 /400

Sl.464. Lednička erozija - šematski prikaz erozionih elemenata PERMAFROST (trajno zamrznuto tlo) dubina i do nekoliko stotina m, za vreme kratkih leta otapa se svega do 1 m dubine (npr. Sibir, Aljaska, sever Kanade) - subpolarana područja. Ako je tlo izuzetno natopljeno vodom, pri nagibu >20° dolazi do gelisoliflukcije - (tečenje zemljišta). Kada se nagomila velika količina leda pod dejstvom gravitacije i sopstvene težine lednici se počinju spustati na niže, kreće u vidu prave ledene reke, uništavajući postojeći i stvarajući novi reljef (svojom masom grebe i razara površine preko kojih prelazi). Lednici svojim kretanjem stvaraju erozione oblike, a na mestima gde se otapaju i gde se erozioni materijal taloži nastaju akumulacioni oblici. Lednici svojim kretanjem stvaraju erozione i akumulacione ledničke reljefne oblike: - cirk, - valov (lednička dolina) i - morene. Erozioni oblici ledničkog reljefa: - cirk i - valov. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

344 /400

Cirkovi - su prostrana udubljenja okruglastog oblika

Sl. 465. Cirkovi Valovi - su lednička korita kroz koje prolazi lednik. Drugi naziv za valov je lednička dolina.

Sl. 466. Valovi Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

345 /400

Akumulacioni oblici ledničkog reljefa: - bočne morene - čeone morene - podinske morene Lednici razaraju podlogu preko koje prelaze, a na njih se obrušava stenoviti materijal kao posledica razaranja. Ta količina stenovitog materijala naziva se morenski materijal. Postoje čeone, bočne i podinske morene.

Sl. 467. Morene Krećući se lednik „grebe“ podlogu preko koje prelazi tako da se u sastavu lednika osim leda nalazi velika količina stenovitog materijala različite veličine. Ovi odlomci stena koje lednik nosi sa sobom nazivaju se morenski materijal. Krećući se ka snežnoj granici lednik se smanjuje a kada se spusti ispod nje dolazi do njegovog otapanja. Na tom mestu stenoviti materijal koji je lednik nosio taloži se u vidu lučnog bedema koje se zovu čeone morene. U zaleđu čeone morene formira se akumulativni lednički oblik - terminalni basen u kome se nakon otapanja leda obrazuje ledničko jezero. Otapanjem lednika u cirkovima ili valovima nastaju lednička jezera „ gorske oči“.

Sl.468. Lednička jezera „ gorske oči“. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

346 /400

5.3.3.4. Marinska (jezerska) erozija i akumulacija Delovanjem (mehaničkim) talasa, mena (plima i oseka) i morskih struja nastaju marinski reljefni oblici. Delovanjem mora i jezera ograničeno je na uzak pojas kopna - obalu. U obrazovanju morskog-jezerskog reljefa veliku ulogu imaju talasi (do 70 t/m2). Rad talasa i uticaj na obalu je ABRAZIJA (detaljnije u delu 5.3.3.6). Morske mene (plima i oseka) imaju manji uticaj.

Sl. 469. Abrazija - nastanak klifa i tombola Marinska erozija nastaje mehaničkim i hemijskim razaranjem obala hidrodinamičkim delovanjem talasa i struja, struganjem pokrenutog materijala, hemijskim delovanjem vode i radom organizama koji žive na obalama. Marinska erozija uslovljena je visinom i učestalošću talasa, vrstom i količinom transportovanog materijala, kao i otpornošću stena na obali. Obalna erozija, je širi i složeniji proces od abrazije, dešava se iz sledećih razloga: - lomljenja i otkidanja stena usled hidrauličkog delovanja talasa, - habanja podloge pokrenutih čestica talasima, - raspadanja stena usled sukcesivnog vlaženja i sušenja, - otapanja zbog korozije morske vode, - raspadanja stena usled smrzavanja, - bioerozije. Može se reći, da abrazija, odnosno mehaničko razaranje stena na obali izazvano delovanjem talasa, nastupa kad je fw > fr. U slučaju fw < fr preovladavaju hemijsko raspadanje i bioerozioni procesi. Osim toga, površinski sloj kamena je zbog korozijskih i bioerozionih procesa oslabljen. Napadne sile talasa tako lakše lome i otkidaju sitne čestice, uzrokujući mikroabraziju. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

347 /400

5.3.3.5. Karstna (kraška) erozija i akumulacija (Naziv kras, odnosno karst, uveo je u nauku naš poznat geomorfolog Jovan Cvijić) Proces hemijskog raspadanja karbonatnih stena pod delovanjem atmosferskih, površinskih i podzemnih voda naziva se karstna erozija. Ovaj proces je najizraženiji u čvrstim krečnjacima, zatim u dolomitima, a najmanje je izražen u laporovitim krečnjacima. Proces se, uglavnom, odvija duž raseda, rasednih zona i pukotina. Karstnim (kraškim) procesom nastaju površinski i podzemni oblici. Površinski reljefni oblici u krasu su: škrape, vrtače, uvale i karstna polja. Podzemni karstni oblici su: ponori, jame, pećine i prerasti.

Sl.470. Šematski prikaz karstnih oblika reljefa Škrape su uske i plitke, paralelne brazde - žljebovi na površini karbonantnih stena. Nastaju korozivnim delovanjem vode i nemaju veći značaj u oblikovanju krasa. Širina i dubina škrapa iznosi od nekoliko cm do nekoliko dm. Duboke i dugačke škrape u golom krasu nazivaju se bogazi.

Sl.471. Karstni oblik reljefa - škrape Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

348 /400

Vrtače su prema Cvijiću, ’’univerzalni i najkarakterističniji oblik karsta’’. To su levkasta, tanjirasta, čak bunarasta udubljenja u terenu kružnog ili eliptičastog oblika. Dno je obloženo crvenicom ili glinom i crvenicom koja zaostaje pri rastvaranju krečnjaka. Veličina vrtača varira - prečnika najčešće 10 do 50 m, a dubine 3 do 20 m.

Sl.472. Karstni oblik reljefa - vrtače i uvale Uvale - spajanjem više vrtača nastaju uvale. To su veća izdužena udubljenja u karstnom terenu sa neravnim dnom. Mogu biti duga i do nekoliko km, dok im je širina znatno manja. Karstna (kraška) polja su najveći površinski karstni oblici imaju oblik velikih kotlina (zatvorena ili poluzatvorena udubljenja) strmih strana i zaravnjenog dna. Dužina im je i do 60 km, a širina 10 -15 km. Nastala su kao poligenetski oblici u tektonskim rovovima ili uvalama i delovanjem karstne erozije. Nekad su bila jezera, o čemu govore naslage jezerskih sedimenata. Karstna polja su najplodniji tereni u karstu.

Sl.473. Karstni oblik reljefa - karstna (kraška) polja


349 /400

Podzemni karstni oblici su: ponori, jame, pećine i prerasti. Naučna disciplina koja se bavi proučavanjem fizičkih, geoloških i bioloških aspekata podzemnih oblika kraškog reljefa naziva se SPELEOLOGIJA. Ponori predstavljaju pukotinu na dnu vrtače ili kraškog polja gde poniru površinski tokovi. Jame su podzemni karstni oblici u vidu vertikalnih kanala, koji nastaju proširivanjem pukotina u krečnjaku. Ovi kanali mogu biti duboki do nekoliko stotina metara. Jame (vertikalna udubljenja; dublja od 5 m; nagib >45°). Sl.474. Karstni oblik reljefa - karstni ponori

Sl.475. Karstni oblik reljefa - karstne jame

Pećine nastaju radom podzemne vode, koja hemijski i mehanički rastvara krečnjake stenske mase. Pećine se sastoje mahom od horizontalnih kanala, prolaza i dvorana, koji su najčešće ispunjeni pećinskim nakitom. Pećine (horizontalna udubljenja; duža od 5 m; nagib <45°), kaverne (zatvorene šupljine). Najduža pećina na svetu je Mamut u SAD-u sa dužinom od 590 km.

Sl.476. Pećinski nakit u Rajkovoj pećini, Majdanpek Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

350 /400

Prerasti - posebni kraški oblici, prirodni mostovi iznad reka nastali urušavanjem tavanica nekadašnjih pečina. Veoma su retki, ali ih u Srbiji ima 12.

Sl.477. Prerasti - posebni kraški oblici Akumulativni oblici kraške erozije su: stalagmiti, stalaktiti, sige i bigrene kade. Ovi akumulacioni karstni oblici su veoma raprostranjeni u svetu a nalaze se i u brojnim pećinama istočne i zapadne Srbije. Taloženjem kalcijum-karbonata u koritima reka uz pomoć mahovine nastaju bigrene prečage i barijere. Na njima nastaju vodopadi ili se uzvodno od njih formiraju mala jezera.

Sl.478. Bigrene naslage u Stopića pećini i bigrene prečage i barijere (vodopadi ili jezera) Izlučivanjem kalcijum-karbonata iz vode koja se kreće niz zidove ili kaplje sa tavanica pećina nastaje pećinski „nakit“ - stalaktiti, stalagmiti, stubovi, zavese, draperije... Ukrasi u speleološkim objektima - stalaktiti (vise sa pećinskih svodova), stalagmiti (dižu se sa poda pećina), stalagnati (pećinski stubovi).

Sl.479. Pećinski „nakit“ - stalaktiti, stalagmiti, stubovi, zavese, draperije... Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

351 /400

Taloženjem kalcita iz vode koja se sliva niz pećinske zidove može nastati i nakit u obliku zavesa, draperija i travertinskih saliva.

Sl.480. Pećinski nakit - Resavska pećina, Srbija

Sl. 481. Pećinski nakit - zavese, draperije i travertinskih saliva Po obliku karstnih oblika, hidrografskih i hidroloških svojstava, postoje dva osnovna tipa karsta. Holokarst - ljuti ili potpuni karst, stvara se na čistim krečnjacima sa malim procentom nerastvorljivih materija i velike je debljine, gde su svi površinski i podzemni oblici potpuno razvijeni. Holokarst podseća na kamenitu i bezvodnu pustinju u kojoj su karstna polja jedine zelene površine. Rečni tokovi su retki i uglavnom u vidu ponornica. Holokras se javlja u području Dinarida, u Grčkoj na Peloponezu, Likije u Maloj Aziji, u južnoj Kini i Vijetnamu, na Kubi, Javi i Jamajci. Merokarst - zeleni ili nepotpuni karst je razvijen na terenima od karbonantnih stena manje debljine sa većim sadržajem nerastvorljive komponente zbog čega su kraški oblici reljefa slabije izraženi. U karstu nema karstnih polja, a pećine su ređe i manjih dimenzija. Prisutan je u blizini Beograda, u Sremčici, Barajevu, Maniću, u Engleskoj, Češkoj, severnoj Francuskoj i u Belgiji. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

352 /400

Rb

Površinski oblici kraške erozije - opis

1.

Škrape su uski paralelni žljebovi odvojeni oštrim grebenima koji se formiraju na strmim padinama krečnjačkih terena.

2.

Vrtače su tanjirasta, levkasta ili bunarasta udubljenja kružnog ili eliptičastog oblika, prečnika najčešće 10 do 50 m, a dubine 3 do 20 m. Njihova dna su pokrivena – crvenicom.

3.

Uvale su veća udubljenja sa neravnim dnom nastala spajanjem više vrtača.

4.

KKraška polja su duboka zatvorena ili poluzatvorena udubljenja sa ravnim dnom formirana u krečnjačkim terenima. Karstna polja su najplodniji tereni u karstu.

Slika

PODZEMNI KARSTNI OBLICI

Jame su proširene vertikalne pukotine 1.

2.

3.

4.

karstnom erozijom od površine terena pa do više stotina metara. To su vertikalna udubljenja; dublja od 5 m; nagib >45°). Pećine su podzemne prostorije nastale hemijskim rastvarenjem krečnjačkih masa dejstvom podzemnih voda. To su horizontalna udubljenja; duža od 5 m; nagib <45°), kaverne (zatvorene šupljine).

Stalaktiti nastaju na tavanicama podzemnih prostorija i vise.

Stalagmiti nastaju na podu podzemnih prostorija. Za razliku od stalaktita stalagmiti su potpuno ispunjeni

Sl.482. Oblici kraške erozije Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

353 /400

5.3.3.6. Abrazija (zalivi i plaže, rtovi, klifovi i poluostrva, talasne potkopine, terase..) U obalnom rubu mora, jezera, veštačkim akumulacijama i velikim rečnim tokovima, pod uticajem morskih struja, talasa, plime i oseke, formiraju se talasi koji vrše razaranje delova obala, odnose, a zatim talože tako srušeni materijal, sl.482. Taj destruktivni rad naziva se abrazija.

Sl.483. Rušilačka snaga talasa - talasna potkopavanja (potkopine) Talasi svojom snagom neprekidno menjaju reljef obala i pomeraju je na račun kopna. Pored mehaničkog rada - otkidanja materijala talasi vrše i zbijanje vazduha u porama stena o koje udaraju (oko 30-300 kN/m2). Na taj način povećava se intenzitet mehaničkog razaranja. Pri povlačenju talasa, u jednom momentu stvara se vakum - isisavanje vazduha iz pora, pri povlačenju zbijenog vazduha iz pora olakšava da se sa mlazevima vode iz pora izčupa otkinuti materijal. Intenzitet razvoja procesa abrazije zavisi od snage talasa i mehaničke otpornosti stenske mase. U terenima izgrađenim od stenskih masa različitih mehaničkih karakteristika razvija se tzv. selektivna abrazija. Na taj način obrazuje se, u zonama manje otpornim masama (mekše stene) formiraju se zalivi, a u zonama mehanički otpornijim masama (čvrste stene) rtovi i poluostrva. Rušilačka snaga talasa je pomognuta još i stenovitim materijalom koji oni pomeraju i kojim udaraju u obalu. Na taj način se menja prvobitni reljef i stvaraju karakteristični erozivni oblici: talasna potkopavanja (potkopine), klif ili strmi odsek i abraziona terasa. Tako nastaju erozivni oblici abrazije: klif (strmi obalski odsek), talasna potkopina i abraziona terasa. Stene iznad talasne potkopine ostaju bez oslonca i pod svojom težinom se oburvavaju u more. Time se stvara strmi odsek na obali koji se naziva klif. Abrazivni oblici mogu biti erozivni i akumulativni, a veliki uticaj na stvaranje abrazionih oblika ima prvobitni reljef i sastav stena, odnosno otpornost tih stena na eroziju. Erozivni abrazioni oblici:  talasna potkopina,  klif ili strmi odsek i  abraziona terasa. Akumulativni abrazioni oblici:  pribrežni sprudovi,  peščana kosa i  šljunkovito-peskovita prevlaka ili tombolo. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

354 /400

Akumulativni oblici abrazije su prevlaka ili tombolo, laguna, sprudovi, kose a završni oblik abrazije je žalo - divna peskovita plaža.

Sl.484. Erozivni oblici abrazije - klif i talasna potkopina

Sl.485. Akumulativni oblici abrazije - tombolo, laguna, sprudovi, kose Kako je abrazija vrlo agresivan lokalni proces, neophodna je zaštita. Zaštita se može vršiti na više načina. Najčešće se primenjuju talasoodbojni zidovi, gabioni, tetrapodi, izgradnja obalnih molova, oblaganje obala kamenom, ili izrada, u priobalnom delu, talasoloma (podvodne čvrste konstrukcije od kamena ili tsl.) od kojih se odbijaju talasi. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

355 /400

5.3.3.7. Antropogeni reljef – reljef oblikovan radom čoveka Čovek, manje - više, menja i oblikuje reljef. Najintenzivnije tokom poslednjih 200 godina - seča šuma (spiranje, denudacija, erozija), skretanje rečnih tokova (korita), regulacija velikih reka, gradnja nasipa, izgradnja brana (hidroelektrane), izgradnja saobraćajnica, betoniranje obala, polderi - zaštitni nasipi (Holandija).

Sl.486. Proces stvaranja poldera, Holandija Uticaj antropogenog faktora može biti:  NEPOSREDAN - direktno utiče - menja i oblikuje reljef.  POSREDAN - čovek (ne)svesno vrši izmenu drugih faktora sredine, klimatskih, zemljišnih ... koji su od neposrednog značaja za reljef i životnu okolinu. Uticaj antropogenog faktora može biti:  POZITIVAN i  NEGATIVAN - nažalost, ovaj drugi vid je mnogo češći jer čovek svojom delatnošću destruktivno deluje na živu i neživu prirodu i uništavanje ekosistema. Kako bi olakšao život, čovek menja prirodu oko sebe. Na taj način dovodi do klimatskih i reljefskih promena, koje negativno deluju na biljni (životinjski) svet. To podrazumeva izgradnju saobraćajnica, industrije, gradskih naselja, eksploataciju ruda, degradacija zemljišta, zagađenje vode... Na primer, svaki put širine od 6 m sa bankinama i deponijama, predstavlja potpuno izmenjeni biotop (asfaltna podloga, nagib, otpaci, ulje, naftna isparenja, buka...). Koje su dimenzije ovih izmena, primer je put Beograd - Novi Sad, koji zahvata površinu od 900 000 m2. Sl.487. Saobraćajnica - izmenjeni biotop (asfaltna podloga, nagib, otpaci, ulje, naftna isparenja, buka).. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

356 /400

Degradiranje zemljišta nastaje uništavanjem biljnog pokrivača, a nastavlja se uticajem vodenih bujica, vetra i drugim atmosferilijima. U početku dolazi do odnošenja plodog zemljišnog pokrivača, a zatim i svih ostalih elemenata podloge. Ovaj proces može teći brzo, ali su posledice dugotrajne (za obnavljanje površinskog sloja od 2,5 cm potrebno je 300 - 1000 godina i to pod uslovima postojanja vegetacije). Zagađenje vode Pod čovekovim uticajem danas se nalaze skoro svi oblici vode na Zemljinoj površini. Naročito je značaj ekološki problem sposobnosti samoprečišćavanja voda. Npr. ako se uzme i odnese 1 m3 vode tada se smanjuje, za istu količinu, raspoloživa rezerva. Ali, ako se na istom mestu sipa 1 m3 otpadne vode zagađuje se 15 - 20 m3, što znači da se rezerva upotrebljive vode smanjuje za 15 - 50 puta. Oko 99,5% sveže vode na Zemlji nalazi se u ledenim bregovima i glečerima. Sl.488. Tone đubra u more.....

Sl.489.“Kisele“ kiše - posledica zagađenja životne sredine Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

357 /400

Uticaj na pedosferu Značajniji zahvati čoveka koji dovode do krupnih promena u pedosferi su: 1. Melioracija (odvonjavanje i navodnjavanje); 2. Agrotehničke mere (mehanička obrada zemljišta) i fertilizacija (korišćenje veštačkih đubriva); 3. Kontaminacija zemljišta (pesticidima i drugim toksičnim materijama); 4. Erozija zemljišta - može biti: eolska i fluvijalna. Navodnjavanje:  Pozitivni efekti: Navodnjavanjem pustinjskih i drugih sušnih predela dolazi do toga da se Sunčeva energija koristi u daleko većoj meri jer se povećava organska produkcija biljaka. Navodnjavanjem poljoprivrednih površina ukupna produkcija biljaka može se povećati 10 puta.  Negativni efekti: Ne adektvatno navodnjavanje može dovesti do zaslanjivanja zemljišta, zabarivanja terena i osiromašenja zemljišta hranljivim materijama ... Odvodnjavanje - isušivanje močvarskih oblasti i delova mora u cilju dobijanja obradivnog zemljišta. Npr. isušivanje močvarnih terena u oblasti južnog dela Panonske nizije, koji je do početka ovog veka predstavljao oblast močvara, ritova i bara. Odvodnjavanjem, danas je to područje isušeno i pretvoreno u obradivo zemljište.Time su životi uslovi u ovoj oblasti znatno izmenjeni, a u skladu sa tim, došlo je i do izmene autohtonih biocenoza. Tako su nastale livadske, stepske, šumske ... Životne zajednice, a ostatak tog terena danas čine pančevački i koviljski rit. Posledice - uništavanje biljnog pokrivača, pre svega šumskog, ali i ostalih tipova vegetacije.

Sl.490. Erozivni oblici abrazije - desikacione pukotine


358 /400

5.3.4. Padinski procesi ili derazijski procesi Površinsko raspadanje je razaranje stena pod uticajem atmosferilija i drugih procesa koji deluju na površini Zemlje. Dve spoljne (egzogene sile) - Sunčeva radijacija i sila gravitacije imaju najveće značenje na padinama, fluvijalnim i ledeničkim reljefnim oblicima. Procesi na padinama najčešće su potaknuti silom gravitacije Zemlje. Kod padinskih procesa mogu se izdvojiti tri osnovne procesne grupe: - tzv. ”čisti gravitacioni procesi” (osipanje, odronjavanje, urušavanje i stenske lavine), - procesi fluidalnog kretanja masa (spiranje, klizenje, tečenje i puzanje stenskog materijala i regolita) i grupa procesa koji se vežu za - delovanje padavinskih voda i snežnice niz padinu. Intenzivna erozija padina može u kratkom roku učiniti teren neprohodnim za vozila i ljude. Narušavanjem prirodne ravnoteže padina ili kosina dolazi, pod dejstvom gravitacije, do pokreta stenske mase. Njenim pokretanjem obavlja se erozija, tj. razaraju se postojeći oblici padine i stvaraju novi, erozioni oblici. Materijal se transportuje na vrlo kratkom rastojanju i odlaže se, prekrivajući postojeće i obrazujući nove, akumulacione oblike. Mali prostor na kojem se ceo proces odvija, obično od metarskih do hektometarskih dimenzija, uslovljava formiranje složenih oblika, koji sadrže najčešće međusobno neodvojive, erozione i akumulacione oblike. Gravitaciona kretanja stenske mase mogu biti spora, ili delapsiona i brza, ili kolapsiona. Spora, ili delapsiona gravitaciona kretanja stenske mase imaju brzine koje, okvirno, variraju u rasponu od 0.001 mm/dan do 10 m/dan. Po mehanizmu pokreta, izdvajaju se četiri vida kretanja: klizenje, puzanje, tečenje i osipanje. Brza ili kolapsiona kretanja podrazumevaju nagle pokrete stenske mase niz strme padine. Brzine tih pokreta mere se metrima po sekundi. Kao primer kolapsionih kretanja izdvaja se odronjavanje stenske mase. S obzirom na kinematiku pojava razlikuju se: - odronjavanje (trenutačni događaj), - klizanje (događaj velikog vremenskog raspona trajanja), - puzanje (dugotrajni događaj). Česta je pojava prelaska iz jednog od navedenih stanja nestabilnosti u drugi, a njihovi uzroci mogu biti prirodni i antropogeni. Nestabilnost kosina je uopšte izraženija u vlažnim uslovima. 1) spiranje - označava ispiranje materijala (regolita) padavinskim vodama na padinu, - zavisi od sastava zemljišta, nagiba padina, intenziteta padavina i vegetacije, - nastaju žljebasta udubljenja: vododerine (manje) i jaruge (veće). 2) puzanje - javlja se kada se razdrobljeni - razmrvljeni materijal jako navlaži ili kada se ispod njega nalazi zaleđeno zemljište - godišnji pomak je 1-2 cm, uočava se „pijanim stablima“ Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

359 /400

3) tečenje (soliflukacija) - javlja se u područjima gde je u dubljim delovima tlo stalno zaleđeno (permafrost ili merzlota) - površinski sloj tog tla leti se otopi i teče, kreće se preko zaleđenog sloja- nabori na tepihu 4) klizanje - javlja se na padinama gde se ispod površinskog sloja nalazi glina koja zbog padavinskih voda postane klizava pa površinski sloj naglo sklizne - klizišta su opasna u naseljenim područjima 5) odronjavanje - javlja se na strmijim padinama, do njega dolazi ako se kompaktne stene nađu na mekoj podlozi koja menja zapreminu zbog upijanja vode 6) osipanje - na strmim ogoljenim padinama - siparni materijal je veoma rastresit i slabo konsolidovan, - proces osipanja najučestaliji je u strmim terenima - materijal je izgrađen od karbonatnih stena, ili od serpentinita, škriljaca i u stenama vulkanogeno-sedimentnog kompleksa, a ređe u terenima izgrađeni od eruptivnih stena 7) urušavanje - karakteristično je za strmine, pri čemu dolazi do razaranja donjih stena, a gornje gube oslonac i ruše se - u podnožju padina nakupljeni materijal gradi blage kosine (uzvišenja koja zovemo predgorske stepenice ili pedimenti). 8) sufozija Sufozija je proces koji se odvija u koherentnim i nekoherentnim (nevezanim) stenama, a posledice su ispiranje sitnih čestica radom tekućih podzemnih voda u terenu. To je spor, ali u prirodi veoma zastupljen proces. Uslovi za razvijanje procesa sufozije slabiji su u koherentnim (poluvezanim) stenama, jer voda najpre treba razbiti kohezione sile koje deluju među česticama da bi ih mogla odnositi. Budući da u inkoherentnim (nevezanim) sedimentima nema kohezionih sila, uslovi za nastanak i odvijanje procesa sufozije su povoljniji. Ispiranjem sitnih čestica nastaje prirodno sleganje dela terena (često i urušavanje), koje se povećava u slučaju opterećenja izgradnjom. Teren zahvaćen sufozijom najefikasnije se sanira injektiranjem nastalih šupljina. 9) likvefakcija Likvefakcija je proces koji nastaje u nekoherentnim (nevezanim) sedimentima zasićenim vodom. Manifestuje se potpunim gubitkom čvrstoće zbog naglog porasta pornih pritisaka (pod uticajem dinamičke pobude) i njihovim prelazom u tekuće stanje. Nagli porast pornih pritisaka podzemne vode uzrokuje fizičko razdvajanje čestica nekoherentnih stenskih masa, pri čemu se izgubi međuzrnski kontakt i trenje između zrna, a posmična čvrstoća teži nuli. Pri tome teren se deformiše, a građevine se naginju i ruše.


360 /400

5.3.4.1. Spiranje Među derazijskim procesima koji oblikuju padine najizraženije je spiranje i jaruženje oborinskim vodama. Spiranje zavisi od više faktora. Najvažniji su sastav zemljišta, n a g i b p a d i n a , v e g e t a c i j a i i n t e n z i t e t o b o r i n a . Do s p ir a n j a ( ispiranje rastresitog materijala - regolita) d o l a z i u s l u č a ju k a d a količina padavina pređe kapacitet pukotina (šupljina) u tlu ili stenskoj podlozi, i dolazi do oticanja niz padinu. Deo padavina koji površinski otiče ne kreće se po površini kao jednoliki sloj neke debljine, već u obliku malih vodenih (kišnih) mlazeva (curkova), koji se kreću kroz uske (1-2 cm) i plitke (do oko 0,5 cm) žlebove - erozione (kišne) brazde. Ubrzo nakon prestanka kiše voda u curkovima nestane, a potom se i erozione brazde izgube (kada se površinski sloj osuši brazde se krune i osipaju). Kada bi erozione brazde bile stalne, mogli bi curkove nazvati najmanjim vodotocima (povremenim). One to nisu, jer smo odredili da tekućicu ili vodotok moraju činiti oba elementa - voda (koja se može pojaviti i samo povremeno) i korito. Spiranje je izraženije na strmim padinama koje su p r e k r i v e n e r a s t r e s i t i m p o k r o v o m, n e g o n a b l a g i m p a d i n a ma I o n i m n a č i jo j s u površini tvrde stene. Vegetacija u velikoj meri ublažava spiranje. Krošnje stabala, posebno lišće, smanjuje snagu padavina, korenje veže tlo i usporavajući površinsko oticanje smanjuje erozionu snagu vode. U slučajevima kad je oticanje oborinske vode površinsko to je spiranje, a ako je oticanje linearno onda govorimo o bujičenju ili jaružanju. Gde su kišni mlazevi jači i češće teku (na što utiče mikroreljef, odnosno prikupljanje vodenih mlazeva) oni se usecaju sve jače i oblikuju vododerine. Od kišnih mlazeva još su jače bujice (javljaju se za vreme obilnih kiša i za vreme prolećnog otapanja snega i leda) koje usecaju jaruge. Vododerine se mogu javiti duž cele padine, a jaruge se uvek oblikuju već u podnožju padina. Strogo uzevši, vododerine i jaruge su povremeni vodotoci (po pojavi vode).

Sl.491. Jaruge i vododerine Raspadnuti materijal voda akumulira u podnožjima gde se smanjuje njena transportna snaga u obliku kupastih uzvišenja - deluvijalnih (ispod vododerina) i proluvijalnih ( i s p o d j a r u g a ) - kupa. T a k v o s p i r a n j e p o n e k a d o b l i k u j e i d u b o k e vododerine i jaruge na maloj površini, poznate pod nazivom “badland” - loša zemlja. Takve reljefne oblike imamo na flišnom području. U slučajevima kad se u rastresitom pokrivaču nalaze veći kameni blokovi, oni podlogu ispod sebe štite od spiranja te ona zaostaje u obliku zemljanih piramida. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

361 /400

Sl. 492. Derazijski procesi - spiranje i jaružanje: 1-Jaruge, Zabriskie Point - Dolina smrti, SAD; 2Nacionalni park Bedlends u Južnoj Dakoti, SAD; 3- Chinle Badlands, Grand Staircase-Escalante National Monument; 4 - Jaka erozija tla oblikovala je vovoderinu u polju pšenice u blizini Washington State University, SAD; 5- Jaruga - Nowy Sacz, Poljska; 6 - Zemljane piramide - Đavolja varoš, Kuršumlija, Srbija

5.3.4.2. Puzenje (deflukcija)-sporo kretanje (dugotrajni događaj) Puzenje se definiše kao sporo smičuće kretanje pojedinačnih čestica, bez jasno definisane površine na kojoj se kretanje obavlja. Puzanjem je zahvaćen samo nevezan, rastresiti materijal, eluvijum ili deluvijum, izgrađen od čestica i komada različite krupnoće. Pod dejstvom gravitacije čestice i krupniji komadi materijala se pojedinačno translatorno kreću niz padinu. Kretanje je najbrže na površini, gde je trenje najmanje. Puzanje se, zbog karakterističnog načina kretanja čestica, vrlo često naziva i „suvo tečenje“. Godišnji pomak je 1-2 cm, uočava se „pijanim stablima“ . S obzirom na kinematiku pojave - puzenje je dugotrajni događaj. Dužina puta koji materijal pređe pri puzanju, po pravilu, je veoma mala. Na tako kratkom rastojanju, pri maloj brzini kretanja, ne može doći do obrade materijala, niti njegove klasifikacije po krupnoći. Erozija, transport i akumulacija odvijaju se praktično na istom mestu. Sl.493. Puzenje tla Puzanje je vrlo polagano kretanje naslaga niz padinu (spor i dugotrajan događaj), kada se formiraju plastične deformacije pri naprezanjima koja su manja od čvrstoće smicanja. Godišnje ili sezonsko puzenje posledica je ekspanzije i stezanja tla pri samoj površini. Nastaje samo na strmijim prirodnim padinama ili nasipima. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

362 /400

Objašnjava se ovako: - kada tlo ekspandira(expansion), čestice se pomiču približno normalno na padinu. - kada se pak tlo steže (contraction), čestice putuju vertikalno prema dole. Udaljenost između početne i krajnje tačke u jednom ciklusu zove se inkrement puzanja. Prilikom puzanja sile smicanja su neznatno veće od posmične čvrstoće. Brzina kretanja je obično manja od 1 cm na godinu. Puzište je moguće opaziti tek nakon nekoliko meseci ili godina. Dva faktora značajno doprinose puzanju: ● voda u tlu i ● dnevni ciklusi smrzavanja i odmrzavanja. Saniranje puzista izradom potpornih zidova koji su fundirani u podlozi puzista. Sl. 494. Sezonsko puzenje - posledica je ekspanzije i stezanja tla

Sl. 495. Puzenje-posledice su: krive bandere, kolenasto drveće,... Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

363 /400

5.3.4.3. Tečenje materijala - „blatni potoci“ i soliflukcija Tečenje materijala - materijal na kosini koji postaje jako zasićen vodom gradi viskoznu emulziju ili kašu. Tečenjem niz padinu mešavina može dostići vrlo veliku gustoću (2 t/m3) i brzinu do 14 m/s, što joj daje veliku razornu moć, pa štete mogu biti enormne.  Inicirano je pre svega velikom količinom vode (oborine, otapanje snega…)  Brzina toka zavisi od zasićenosti vodom i nagiba padine.  Kada se podzemna voda nakupi u depresijama nalik kašici, dolazi do iznenadnog, hidrauličkog sloma i tečenja materijala.  Elementi tecišta: telo, povrsšina, podloga, nožica, talas.  Prema vrsti sedimenata (stene) tecišta mogu biti: jednorodne i raznorodne građe.  Prema stanju konsistencije tela tecišta: tečnog i plastičnog stanja. Pojam tečenja materijala se često nepravilno zamenjuje terminom soliflukcija. Taj termin se originalno odnosi na pojave tečenja tla u periglacijalnim oblastima, po obodima lednika. Sl. 496.“Tečenje“ kosine Promena konzistentnog stanja

Sl. 497. Promena konzistencije i blatno klizište - zemljani tok Zemljani tok - tečenje mešavine nevezanog sitnozrnastog tla i drobine stena. - Debritne čestice kreću se približno paralelno padini. - Brzine su znatno manje od debritnog toka.


364 /400

Sl.498. Tečenje materijala - šematski prikaz i „in situ“ Prepoznavanje na terenu: ● Tečenje se odvija sukcesivno u vremenskim razmacima. ● Svaka nova generacija toka najahuje prethodnu.

Sl.499. Tečenje materijala (Aljaska)- šematski prikaz i „in situ“

Sl.500. Tečenje materijala - posledica iznenadnog hidrauličkog sloma Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

365 /400

Sl.501. Tečenje materijala - višebrojne klizne površine na jednoj padini Topografski pokazatelji zemljanog toka:  Anomalije u rasporedu izohipsi: - Divergentne izohipse - posebno u vršnom delu i na dnu - Topografski skok (prag) - Nazubljene i talasaste izohipse

Sl.502. Topografski pokazatelji zemljanog toka: divergentne izohipse, topografski skok (prag), nazubljene i talasaste izohipse Soliflukcija - tečenje vodom saturiranog debrita preko nepropusne barijere. To je oblik zemljanog toka (tečenje tla) vezan za klimatski hladnija područja - periglacijalne oblasti (permafrost - trajno zaleđeno tlo). Čak je i blaga kosina osetljiva na soliflukciju. Soliflukcijama nazivaju se specijalni slučajevi plitkog klizanja, većinom jako raskvašenih zemljanih masa u prirodnim uvalicama i na veštačkim kosinama. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

366 /400

Debljina pokrenute mase retko kada prelazi 0,50 m. Klizeća masa podseća na kiselo testo, te se po tome razlikuje od klizišta. To su u stvari blatni potoci koji su izgrađeni od najfinijih čestica stenskih masa. Ako su većih razmera, što se vrlo retko događa, mogu biti vrlo neprohodni, kako za vozila, tako i za ljude i stoku. Vrlo su porozni i izvanredno stišljivi te se i pod najmanjim opterećenjem znatno sležu ili istiskuju ispod građevinskih objekata. U građevinarstvu često dobijaju naziv „slabo nosivo tlo“ te se u njima ne može graditi.

Sl.503. Soliflukcija (tečenje tla) - uticaj klimatskih područja Debritni tok - tečenje materijala, uglavnom mešavine stenske drobine i fragmenata tla + voda. Najčešće je posledica prekomerne zasićenosti materijala vodom. Može početi klizanjem male količine materijala, koji se postupno povećava. Česta je pojava na strmim kosinama u visokim planinama. Sl.504. Debritni tok - tečenje materijala, mešavina stenske drobine i fragmenata tla + voda. Debritni tok staje nailaskom na blage padine (< 10°) ili nailaskom na širi prostor u kojem formira lepezu. Debritni tok u strmijem delu kosine jako erodira podlogu, a u blažem delu talože se transportovani sedimenti.

Sl.505. Soliflukcija (tečenje tla) - „delta“ nanosa Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

367 /400

Debritna lavina - posledica sloma debritnog materijala. Može značajno erodirati podlogu

Sl.506. Soliflukcija (tečenje tla) debritna lavina

Dakle, soliflukcija je zastupljena samo na onim teritorijama na kojima dolazi do zamrzavanja tla. Ekspanzivna sila koja prouzrokuje klizanje pojavljuje se usled zamrzavanja tečnosti u samom zemljištu, jer zamrznuta voda ima veću zapreminu nego ista težina vode u tečnom stanju. Soliflukcija može da dovede do povećanja brzine kretanja materijala niz padinu čiji nagib nije veći od 1°. 5.3.4.4. Klizenje (događaj velikog vremenskog raspona trajanja) Klizenje, u najširem smislu te reči, nazivaju se sva lokalna otkidanja i lagana kretanja geoloških masa, pod određenim uslovima, niz prirodne padine i veštačke kosine. Kretanje otkinute mase vrši se po stabilnoj podlozi. Deo terena zahvaćen klizenjem naziva se klizište. To je padinski gravitacioni proces. To je ustvari deo terena koji se translatorno ili rotaciono pomera preko stabilne podloge, ili, pak, deo terena u kome su sačuvana strukturna i reljefna svojstva stvorena procesom klizenja.

Sl. 507. Klizište i posledice Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

368 /400

Klizenje je jedan od najčešćih, i sa geotehničkog gledišta, najznačajnijih savremenih lokalnih geoloških procesa. Može biti prirodni proces, ako nastaje spontano u prirodnim uslovima, ili tehnogeni, ako nastaje kao rezultat - posledica delatnošću čoveka.

Sl.508. Geografsko (geološko) metodološko proučavanje klizišta Klizišta su odraz neravnoteže (nestabilnosti) u tlu. Kao što svako telo teži da iz stanja labilne ravnoteže pređe u stanje stabilne ravnoteže, tako i klizište klizenjem naniže teži da zauzme ravnotežni položaj odnosno da pređe u stanje stabilne ravnoteže. Uslovi za nastanak i razvoj klizišta su:  geološki (povoljan litološki sastav, slojevitost, stepen litifikacije, pukotine)  geomorfološki (nagib padine, dužina površine klizanja)  hidrogeološki (nivo i režim podzemnih voda)  klimatski i meteorološki (količina padavina, naglo topljenje snega)  vegetacioni (pošumljenost, ogoljenost, vrsta rastinja...)  antropogeni uticaji (zasecanje nožice padine pri građevinskim radovima, natapanje zemljišta otpadnim vodama, nasipanje materijala na padinama, seča šuma)  drugi uticaji (zemljotres, podlokavanje nožice klizišta, uticaj promene nivoa akumulacije, vibracije usled saobraćaja i dr.) Kretanje otkinute mase, translatorno ili rotaciono i translatorno, vrši se po podlozi bez odvajanja od nje po jasno ispoljenoj površini klizenja ili zoni klizenja. Najčešće to je zona klizenja debljina nekoliko santimetara, do nekoliko desetina centimetara. Sl.509. Rotaciono klizište u glini sa područjima graničnih stanja naprezanja


369 /400

Sl.510. Translatorno klizište sa područjima graničnih stanja naprezanja

Sl.511. Klizanje (slides) - šematski prikaz rotacionog i translatornog klizišta u raznorodnim materijalima sa područjima graničnih stanja naprezanja Na stvaranje klizišta utiče više uzroka, uz postojanje, isto tako, velikog broja uslova i povoda. Proces klizenja počinje onog momenta kada aktivne sile delovanja savladaju otpore smicanja (koheziju - c i ugao unutrašnjeg trenja φ). Pri tom, ravnoteža aktivnih i pasivnih sila se menja dejstvom samo jednog ili češće više uticaja. Na promenu naponskog stanja u stenskim masama najčešće utiču aktivne sile, a pre svega dejstvo Zemljine teže, hidrodinamički pritisci podzemnih voda (strujni pritisak, uzgon), potresi, zemljotresi, usecanje, zasecanje, povećanje opterećenja, dinamički potresi - miniranje, kretanje vozila, rad mašina i ređe druge sile. Svi uzročni činioci koji dovode do pojave klizišta mogu se razvrstati u sledeće grupe:  činioci koji dovode do promene sklopa stenskih masa: izmena strukture i teksture stene; mehanička dezintegracija usled gubljenja veziva; prskanja i usitnjavanja monolita; mržnjenje i otkravljivanje i sl.


370 /400

 činioci koji dovode do promene fizičkih svojstava stenskih masa: slabljenje kohezije; smanjenje ugla unutrašnjeg trenja; raskvašavanje povećanjem vlažnosti; omekšavanje uticajem klimatskih činilaca; povećanje zapreminske težine i dr.  činioci koji dovode do promene reljefa (konfiguracija terena): izvođenje „zemljanih“ radova (zasecanje, usecanje, podsecanje padina i kosina); promene nagiba terena površinskih tokova ili udarom talasa (podlokavanje padina); izrada platoa, nasipa i odlagališta (deponije i jalovišta) i tsl. Dakle, uopšteno, na veličinu, oblik, vreme nastanka i svojstva klizišta, utiče veliki broj faktora koji se mogu svrstati u dve osnovne grupe:  promene u sastavu i svojstvima stena (dolazi usled različitih uzroka od kojih su najznačajniji fizičko i hemijsko raspadanje stena, te hemijska i mehanička sufozija),  prirodne i veštačke izmene konfiguracije padina (mogu biti izazvane: podrivanjem rečnih obala, zasecanjem i usecanjem, intenzivnom denudacijom i erozijom, nasipanjem materijala,..). Elementi i morfologija klizišta Pri izučavanju klizišta kao destruktivnog procesa u cilju opisa, izradi statičkih proračuna i izrade projrkata za sprečavanje nastanka ili sanacije klizišta, nužno je znati: sastav, građu i osnovna svojstva i druge specifičnosti klizenja. Potrebno je upoznati sve njihove elemente kao i morfološka svojstva.

Sl. 512. Osnovni geometrijski elementi klizišta


371 /400

Sl. 513. Blok dijagram idealizovanog klizišta nastalog klizanjem tla (Varnes, 1978).

Sl.514. Elementi klizišta u osnovi i preseku: A-B- čeoni ožiljak, C - uvala ili depresija, D1D2 - sekundarni ožiljci, E - trbuh, F-G - nožica ili stopa, A’-D’- dužina klizišta po osi, Htelo klizišta (crtkano-granica klizišta), I - klizna površina, J - površina klizišta, K-podloga klizišta, L1-L2 - krila klizišta, Š - širina klizišta (maksimalna), df - dubina klizišta u tački F, d1, d2 - debljina klizišta (maksimalna i prosečna) Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

372 /400

Elementi klizišta  Telo klizišta naziva se celokupna stenska masa koja je otkinuta od svoje podloge i pokrenuta niz padinu ili kosinu. Po obliku i dimenzijama može biti veoma različito, sl.555.  Klizna površina ili površina klizenja je donja granična površina između pokrenute mase i njene podloge koja se ne kreće.  Površina klizišta je vidljiva površina tela klizišta – površinski deo pokrenute mase.  Nožica ili stopa klizišta je hipsometrijski najniži deo tela klizišta, koji je, po pravilu, manje ili više nagurana na stabilnu podlogu.  Krila klizišta su bočni delovi tela klizišta u odnosu na njegovu osu. Nazive dobijaju prema stranama sveta.  Trbuh klizišta je ispupčeni deo tela klizišta. Kod većih klizišta može ih biti i po nekoliko na istom telu klizne mase.  Uvala ili depresija klizišta je ulegnuti deo na telu klizišta. Često se mogu pretvoriti u mala jezerca, odnosno bare koje još više mogu ugroziti kliznu masu.  Čeoni ožiljak klizišta predstavlja najviših, obično lučno povijenu, pukotinu koja se formira otkidanjem tela klizišta od delova terena iznad njega koji nisu zahvaćeni procesom klizenja.  Sekundarni ožiljci su pukotine duž kojih je došlo do naknadnog (sekundarnog) otkidanja pokrenute mase.  Osa klizišta je zamišljena linija koja podužno polovi površinu tela klizišta pravcem njegovog kretanja.  Dužina klizišta je rastojanje između hipsometrijski najviše tačke čeo nog ožiljka i najniže tačke nožice klizišta.  Debljina klizišta je upravno rastojanje između površine i podloge klizišta.  Granica klizišta je linija kontakta nekretane podloge i tela klizišta po površini terena. Građa (struktura) klizišta Geološku građu tela klizišta čini litološki sastav i sklop stenskih masa, odnosno petrogena vrsta stenske mase, način njenog pojavljivanja i prostorni položaj u odnosu na površinu terena i površinu klizenja. Naime, obrazovanje klizišta prouzrokuje promene reljefa, unutrašnje građe padine ili veštačke kosine, položajem i oblikom površine terena ili klizne površine duž koje se vrši pomeranje pokrenute mase. Na osnovu tih faktora P.P. Savarenski je predložio podelu klizišta, zavisno od pravca razvoja kliznog procesa, na delapsivna i detruzivna i prema geološkoj sredini u kojoj se klizište formira na: asekventna, konsekventna i insekventna.


373 /400 Prema P.P. Savarenskom, klizišta se prema geološkoj građi padine i obliku klizne površine, dele na:

Delapsivna klizišta ili regresivna klizišta - su ona kod kojih se proces klizanja razvija odozdo naviše. Obično nastaju na padinama podlokanim površinskim tokovima i veštačkim zasecima. Najpre se pojavljuju pukotine i obruši masa neposredno uz ivicu zaseka, a zatim, zbog izgubljenog oslonca, nastaje pucanje i otkidanje novih uzbrdskih masa. To ide sve dotle dok se kliznom površinom ne formira stabilan nagib kosine, koji je blizak prirodmom uglu nagiba dotičnog tla.

Detruzivna klizišta ili progresivna klizišta- su ona kod kojih se proces klizanja razvija odozgo naniže. Najčešće nastajuusled preopterećenja labilnih delova padine materijala iz iskopa. U ovom slučaju deformacije nastale u gornjem delu padine prenose se naniže. Sl.515. Podela klizišta prema geološkoj građi padine i obliku klizne površine


374 /400

Prema geološkom sklopu stena

Konsekventna klizišta - nastaju na padinama gde već postoje predispozicije za njihovo formiranje. Prirodne predispozicije, u ovom pogledu, smatraju se međusobne površine, pukotine, granične površine između površinskog rastresitog pokrivača i čvrste podloge i dr. Nastaju pretežno u raznorodnim stenskim masama, a klizna površina je najvećim delom formirana po granici između dva susedna sloja. Oblik klizne površine je ravan, talasast ili stepenast (kaskadni). Može se ustanoviti relativno lako neposrednim vizuelnim osmatranjem ili geološkim ispitivanjem. Konsekventna klizišta su najzastupljenija u odnosu na ostale dve grupe. Asekventna klizišta - nastaju unutar jednorodne neslojevite stenske mase, uglavnom zemljaste mase. Klizna površina kod ovih klizišta ima približno kružnocilindrični oblik, i uslovljena je fizičko mehaničkim svojstvima stenske mase. Položaj površine klizanja određuje se statičkim uslovima narušavanja ravnoteže u homogenoj sredini. 1- U homogenom glinovitom materijalu 2- U ispucalim čvrstim stenskim masama

Insekventna klizšta - nastaju pretežno u raznorodnim (heterogenim) slojevitim stenskim masama sa horizontalnim pružanjem, ili sa padom suprotnim od nagiba padina, odnosno kosine. Kod tih klizišta klizna površina seče više slojeva stenskih masa, obično, je vezana za već postojeće ili kose pukotine i prsline. Sva tri tipa klizišta mogu biti delapsivna i detruzivna.

Sl.516. Podela klizišta prema geološkom sklopu stena Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

375 /400

Klasifikacija klizišta Inženjerska geologija u delu koji proučava klizišta predlaže klasifikaciju klizišta po nekoliko različitih kriterijuma. Prema razvoju procesa klizišta se dele na: neaktivna - smirena ili fosilna i aktivna. Prema brzini kretanja klizne mase, klizišta se dele na: smirena klizišta, kod kojih brzina kretanja ne prelazi 5 cm godišnje i aktivna klizišta, kod kojih brzina iznosi 20 ili više metara godišnje. Među aktivnim klizištima, izdvojena su:lagana - spora, brza i eksplozivna izuzetno brza klizišta. Svako od njih može se kretati ujednačeno ili sukcesivno u pulzacijama. Sem toga, aktivna klizišta se dele na: - površinska (maksimalna debljina kliznog tela do 1m); - plitka (debljina kliznog tela 1-5 m); - duboka (debljina kliznog tela 5-20 m); - vrlo duboka (debljina kliznog tela preko 20 m). Prema položaju klizne površine u odnosu na podnožje kosine klizišta dele se na: - nožična i - podnožična. Kod nožičnog klizišta ni jedna tačka klizne površine ne nalazi se ispod hipsometrijski najniže tačke na nožici, dok se kod podnožičnog klizišta deo klizne površine nalazi ispod najniže tačke na površini nožice.

Sl.517. Podela klizišta prema položaju kliznih površina: a- nožično klizište, b - podnožično klizište U tabeli 42 prikazana je podela klizišta po nekoliko različitih kriterijuma. Prepoznavanje labilnih padina vrši se na osnovu različitih indikatora, kao što su: - geološki (duboka površinska raspadnutost stena, intenzivna tektonska oštećenost stena, nepovoljan litološki sastav..), - geomorfološki (strm nagib padine, strmo podsečene padine, jako razuđen reljef..), - hidrološki i hidrogeološki (jaka raskvašenost stena, česta pojava izvora, mnogo pištevina, barica..), - biološki (ogoljenost padina, pojavu krivih stabala-„pijanih“ šuma, vrsta rastinja..) i - tehnički (prsline i pukotine na objektima, krivljenje objekata....). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

376 /400

Najčešći geodinamički proces je klizenje, nakon kojeg kao posledica ostaju klizišta. Čak i u slučaju kada nisu katastrofalna, klizanja predstavljaju ozbiljan problem gotovo u svim delovima sveta, jer uzrokuju ekonomske ili socijalne gubitke, direktnene ili indirektne, na privatnim ili javnim dobrima. Direktne štete nastaju u trenutku aktiviranja klizišta, oštećivanjem objekata i ljudskim gubicima (smrt ili povreda) unutar granica prostiranja klizišta. Indirektne štete se iskazuju i kroz dužu vremenski period: redukovanjem vrednosti nekretnina u ugroženim područjima, gubitkom produktivnosti zbog oštećenja na dobrima ili prekidom saobraćaja, smanjenjem produktivnosti prouzrokovamim smrću ljudi, povredama ili psihološkim traumama i, konačno, troškovima sanacije šteta. Podela klizišta 1. Podela prema dubini klizne površine - Prema dubini klizne površine klizišta se dele na: 1. povšinska (<1 m) 2. plitka (1-5 m) 3. duboka (5-20 m) 4. vrlo duboka (>20 m) 2. Podela prema količini pokrenute mase - Prema količini pokrenute (klizeće) mase klizišta se dele na: 1. mala (do nekoliko hiljada m3) 2. srednja (do nekoliko desetina hiljada m3) 3. velika (do nekoliko stotina hiljada m3) 4. vrlo velika (do nekoliko miliona m3) 3. Podela prema mestu nastanka na padini - Prema mestu i uzroku nastanka klizišta se dele na: 1. delapsivna - klizište nastaje u nožici padine usled podsecanja i razvija se (naviše) uz padinu 2. detruzivna - klizište nastaje u višim delovima padine, vrši pritisak na niže slojeve opterećujući ih i razvija se naniže 4. Podela prema vremenu nastanka - Prema vremenu nastanka klizišta se dele na: 1. primarna - na terenima koji nisu ranije bili zahvaćeni klizištima 2. sekundarna - u okviru terena koji je ranije bio zahvaćen klizanjem. 5. Podela prema strukturi i sastavu padine - Prema strukturi i sastavu padine klizišta se dele na: 1. asekventna - u jednorodnim i neslojevitim stenama 2. konsekventna - pojava klizanja je predisponirana nagibom slojeva ili sistema pukotina prema nagibu padine 3. insekventna - klizna ravan preseca slojeve različitog sastava bez obzira na predisponiranost u sklopu terena. 6. Podela prema strukturi i veličini - Prema strukturi i veličini klizišta mogu biti: 1. klizišta čvrstih stena 2. klizajući blokovi Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

377 /400

3. 4. 5. 6.

klizni potoci površinska tečenja male dubine pod uticajem padavina i podzemnih voda površinsko tečenje male dubine pod uticajem samo atmosferskih padavina manja otkidanja po zahvatu i dubini - blago zatalasane površine padina

7. Podela prema mehanizmu kretanja 1. klizanje 2. tečenje 3. složeno kretanje 8. Podela prema obliku klizne površine, reljefu i načinu kretanja - Prema obliku klizne površine, reljefu i načinu kretanja postoje sledeći tipovi klizišta: 1. Slojna 2. Višeslojna 3. Rotaciona 4. Stepeničasta (kaskadna) 5. Blokovska 6. Potočasta. 9. Po mestu pojavljivanja 1. nadvodna 2. podvodna klizišta Podvodna - podmorska klizanja

Sl. 518. Podmorska klizanja Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

378 /400

Način distribucije kretanja pokrenute mase stena/tala, tj. kinematika klizanja, jedan je od osnovnih kriterijuma za klasifikaciju klizišta. Prema mehanizmu kretanja razlikuje se pet tipova klizanja: odronjavanje, prevrtanje, klizanje (u užem smislu reči), širenje (razmicanje) i tečenje. Odronjavanje (eng. fall): Odvajanje mase sa strmih padina po površini, na kojoj ima malo ili uopšte nema smicanja, već dolazi do slobodnog pada materijala, prevrtanja ili kotrljanja. Prevrtanje (eng. topple): Rotacija (prema napred) odvojene mase oko ose koja se nalazi u njenoj bazi ili u blizini baze; ponekad može biti izraženo kao još međusobno prislonjeni odvojeni blokovi. Prevrtanje može prethoditi ili nastati nakon odronjavanja ili klizanja. Klizanje (eng. slide): Kretanje manje ili više koherentne mase po jednoj ili više dobro definisanih kliznih površina (površina sloma). Tip kretanja

Vrsta materijala Stena

Inženjersko tlo Prevlast krupnozrne frakcije

Prevlast sitnozrne frakcije

Padanje, odvaljivanje (eng. fall)

Padanje, odvaljivanje stene

Padanje, odvaljivanje drobine

Padanje, odvaljivanje tla

Prevrtanje, prevaljivanje, rušenje (eng. topple)

Prevrtanje stene

Rušenje drobine

Rušenje tla

Klizanje (eng. slide)

Klizanje stene

Klizanje drobine

Klizanje tla

Razvaljivanje, raširenje (eng. spread)

Razvaljivanje stene

Raširenje drobine

Raširenje tla

Tečenje, razlivanje (eng. flow)

Tečenje stene

Tečenje drobine, detritni tok

Tečenje tla, zemljasti tok

Slika -šema


379 /400

Razmicanje ili širenje (eng. spread): Glavni način kretanja je bočno razmicanje blokova usled čega nastaju smičuće ili tenzione pukotine. Tečenje (eng. flow): Raznovrsna kretanja sa znatnim varijacijama brzine i sadržaja vode, a iskazuje se kao prostorno kontinuirana deformacija. Tečenje često počinje kao klizanje, odronjavanje ili kao prevrtanje na strmim padinama, pri čemu dolazi do brzog gubitka kohezije pokrenutog materijala. Veliko klizište u steni većinom je planarni ili klinasti slom po jednoj ili više planarnih površina. Malo klizište u steni najčešće je odron ili prevrtanje. Klizište u glini većinom je pojedinačno ili višestruko rotacijsko, u idealnom slučaju po kružnoj kliznoj površini. Klizanje blata, tok blata ili tok debrita nastaje u slabim glinama ili pokretanjem prethodno poremećenog stenskog materijala. Složena klizišta su najčešća i uključuju višestruke procese; tanslacijska imaju čeonu pukotinu koja je kružnog oblika, a zatim slede planarna klizišta. Tabela 41

Sl. 519.Vrsta klizišta - šematski prikaz Rotaciona (cilindrična) klizišta oblikuju se na padinama u čijem sastavu dominiraju gline, isprani les ili njemu slični sedimenti (glinovita ilovača). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

380 /400

Klizna površina (ravan) ima školjkasti oblik, oblikuje se unutar samog glinovitog sloja. Naime, zbog sabijanja materijala u jeziku, javlja se lažno boranje pa je jezik istaknut u reljefu. Masa kliznog materijala je ulegnuta pa se često u tom kvazisinklinalnom obliku nakuplja voda i dolazi do ujezerivanja. Klizište u odnosu na padinsko podnožje može biti položeno iznad i ispod njega, ili u njegovoj ravni. Tačnije, misli se tu na polojžaj klizne baze koja je određena mestom izbijanja klizne ravni na površinu. Sl. 520. Rotacioni (cilindrični) tip klizišta (prema D.J.Varnes-u 1958. g.) Stepeničasta klizišta karakteristika su strmih lesnih odseka uz Dunav, Tisu i Dravu. Svakako su najizrazitiji destrukcioni derazijski procesi, čija aktivnost nanosi najteže posledice naseljima, komunalnim, vodosnabdevnim i vodozaštitnim objektima i saobraćajnicama izgrađenim u neposrednom priobalju reka. Uz bočnu eroziju reka, imaju odlučujuće značenje u morfogenezi i razvoju odgovarajućih tipova lesnih strmih odseka. Prema svojim karakteristikama svi ti pokreti pripadaju tipu urušno-kliznih pokreta.

Sl. 521. Stepeničasta klizišta (S.K. Abramov i I. V. Popov - 1956 i M Pecsiju - 1971): 1. Slojevi lesa; 2. Kliznuti fragmenti: 3. Klizna ispupčenja, P1-peskoviti les, Cg-crvena glina, na kojoj se razvila klizna površina, Fph- fosilni pedološki horizonti, Pg- panonska glina, Oosuliina, Šg-šarena glina, Z-sprud Osnovna karakteristika im je da se lesne naslage, u skladu sa svojim fizičkim karakteristikama, gubitkom prirodne stabilnosti, stepeničasto urušavaju uz vertikalan zid fronta (čela) klizišta. Istovremeno, razvojem vodoravnih kliznih pokreta iznad skoro Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

381 /400

vodoravne klizne površine, istisnuti materijal na prednjoj strani oblikuje lokalno ispupčenje, tzv. jezik klizišta unutar kojeg se zbog zbijanja uočava naboranje kliznog materijala. Negativni uticaji erozije u slučaju direktnnog podsecanja strmih lesnih odseka posebno su opasni u slučajevima kombinacije sa nepovoljnim hidrogeološkim osobinama lesnog odseka. Tu se misli na pojavu izvora na obalama u podnožju lesnih odseka, čija je aktivnost direkto zavisna od vodostaja reke. U slučaju složenih "stepeničastih" klizišta klizna površina je velikog nagiba. Obično se oblikuje visoko iznad podnožja planine. Klizištem zahvaćen padinski materijal pokreće se velikom brzinom pa zato ova vrsta klizišta izaziva katastrofalna razaranja. Ako padinske naslage, odnosno slojevi, imaju sinklinalni tip građe, mogućnosti za oblikovanje "stenskih" klizišta su veće. Dužina klizišta je obično velika i do nekoliko stotina metara. Osim klizanja, tokom procesa mogu se uočiti i urušni pokreti. Karakteristični su za padine građene od čvrstih i polučvrstih stena koje se odlikuju izraženom anizitropnošću fizičkih osobina (Panjukov, 1965.). Kliznim procesom zahvaćene su, dakle, stenske mase supstrata. "Stenska" klizišta su relativno retka u našoj zemlji. Translatorna klizišta koja imaju planarnu kliznu površinu oblikuju se na padinama u čijem sastavu dominiraju pukotine (blokovi ili ploče). Karakteristični su za padine građene od čvrstih i polučvrstih stena koje se odlikuju izraženom anizitropnošću fizičkih osobina. Kliznim procesom zahvaćene su, dakle, stenske mase supstrata. "Stenska" klizišta su relativno retka u našoj zemlji. Translatorna klizišta imaju kliznu površinu konsekventno položenu u odnosu na padinu. Ona je, naime, blago nagnuta u smeru nagiba padine. Debljina kliznog materijala je relativno tanka, u proseku 1-3 m. Jezik je obično nešto istaknut zbog sabijanja materijala. Front se jasno vidi. Na masi kliznog materijala nalaze se poprečne pukotine u kojima se zadržava voda. Zbog toga područje klizišta može kroz duže razdoblje postati zamočvareno.

Sl. 522. Translatorna klizišta prema Summerfieldu: a- klizanje blokova, b- klizanje ploča Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

382 /400

Tepih ill slojna klizišta oblikuju se u slučaju kad je glinovita klizna površina blago nagnuta u pravcu padine. Propusni (permeabilni) sedimenti pokrivač iznad klizne površine relativno je tanak. Klizna površina najčešće je diskontinuiranog razvoja i njen pad se poklapa sa nagibom osnovne - temeljne stene na kojoj je oblikovana. Klizni pokreti su periodični i vežu se za vlažnija razdoblja godine ili pak za veoma vlažne godine. Klizna ispupčenja i otvorene pukotine zatezanja kao i nagnut položaj stabala na padini ("pijana šuma") osnovni su vidljivi pokazatelji kliznog procesa, koji se veoma lako prepoznaju. Sl. 523. Tepih ill slojna klizišta Blok klizišta predstavljaju srazmerno veoma spore padinske procese. Razvijaju se uz granice strukturno-denudacijskih stepenica, kosina i to u slučaju ako veći odlomljeni komadi - blokovi stena naležu na glinovitu podlogu. Svojom težinom utiskuju se u glinu (fliš) koja, ako je proces dugotrajan, postaje plastična a delimično bude i istisnuta. Oblikuje se niz manjih kliznih površinaa duž kojih se blok postupno kreće niz padinu. Klizni pokreti ne prelaze vrednosti od nekoliko milimetara godišnje. Sl. 524. Blok klizišta Često su klizanja padinskog materijala koritastog tipa. Klizna ploha ima paraboličan oblik i razvija se kao i kod prethodne vrste klizišta visoko iznad podnožja planine. To su tzv. klizišta - potoci (naziv preuzet od Panjukova, 1965.). Klizni materijal se postupno premešta niz padinu. Ukoliko je promočen vodama izvora, postaje plastičan i „otiče“ niz padinu oblikujući jezik klizišta u njenom podnožju. Osnovna pretpostavka oblikovanja takvih klizišta jeste srazmerno debeo pokrivač sličnih lesnim sedimentima ili siltovitog (glinastog - ilovastog) materijala, veliki nagib padine, neko paleoudubljenje u kojem se nakuplja voda temeljnica koja zbog debelog pokrivača već spomenutih naslaga ne može izbiti na površinu. Voda temeljnica, otičući paleoudubljenjem, vlaži podinu pokrovnih naslaga koje time gube na svojoj povezanosti i vertikalnoj postojanosti. Kao posledica takvog razvoja oblikuje se preformirana klizna površin na kojoj pokrovni sedimenti, izgubivši stabilnost, klize na već opisani način.

Sl. 525. Klizišta - potoci (naziv preuzet od Panjukova, 1965.). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

383 /400

Tbela 42

KLASIFIKACIJA KLIZIŠTA I INDIKATORI KLIZANJA Aktivnost procesa klizenja

mogu biti aktivna - brza i nagla neaktivna - smirena, fosilna izuzetno sporo < 0.006 mm/god. veoma sporo 0.006 mm/god. - 1.5 mm/god.

Podela klizišta prema brzini kretanja klizne mase, (K. Sharp)

sporo 1.5 mm/god. - 1.5 mm/mesec umereno sporo 1.5 mm/mesec - 1.5 mm/dan brzo 1.5 mm/dan - 0.3 mm/min. veoma brzo 0.3 mm/min. - 3.0 mm/sek. izuzetno brzo > 3.0 mm/sek. površinska - do 1m

Dubina klizišta

plitka - 1 do 5 m duboka - 5 do 20 m vrlo duboka - preko 20 m vrlo mala < 100 m2/<100 m3 mala 100 – 1.000 m2/100 – 5.000 m3

Veličina klizišta

srednje veličine 1.000- 10.000 m2/5.000 – 100.000 m3 velika 100.000 m2/– 1.000.000 m3 veoma velika - ogromna >50.000 m2/>1.000 000 m3

Smer razvoja klizenja Prema geološkom sklopu stena

delapsivna (regresivna) - proces klizenja odozdo naviše detruzivna (progresivna) - proces klizenja odozgo naniže konsekventna asekventna insekventna veoma blagim padinama, sa nagibom manjim od 5°

Prema nagibu padine

blagim padinama, sa nagibom od 5° do 15° strmim padinama, sa nagibom od 15° do 45° veoma strmim padinama, sa nagibom većim od 45° u mehanički oštećenim čvrstim stenama

Prema vrsti stena u kojima se formiraju

u poluvezanim ili koherentnim stenama u nevezanim ili inkoherentnim sedimentima u heterogenim stenama

Prema položaju klizne površine u odnosu na podnožje kosine

nožična podnožična


384 /400

ZNAKOVI AKTIVNOSTI KLIZIŠTA (Crosier, 1984), tabela 43 Aktivno Ožiljci, tragovi i pukotine oštrih ivica

Neaktivno Ožiljci, tragovi i pukotine zaobljenih ivica

Pukotine i depresije bez sekundarne Pukotine i depresije zapunjene sekundarnom ispune ispunom Sekundarni pokreti masa na licima nagiba Nema sekundarnih pokreta masa na licima na čelu nagiba na čelu Površina sloma i granične posmične ravni Površina sloma i granične posmične ravni pokazuju sveža klizanja i strije pokazuju stara klizanja i strije ili ih nema Sveže ispucane površine na blokovima

Procesi trošenja površinama blokova

vidljivi

na

ispucanim

Poremećen drenažni sistem; mnoge jame i Integrisani drenažni sistem nedrenirane depresije Brazde od pritiska na kontaktu sa ivicama Ivične pukotine klizišta Nema promena tla na izloženoj površini Stvaranje materijala tla na izloženoj površinii loma loma Prisustvo brzo rastuće vegetacije

Prisutnost sporo rastuće vegetacije

Razlike u vegetaciji unutar i izvan granica Nema razlike u vegetaciji unutar i izvan granica klizišta klizišta Nagnuto drveće bez novih vertikalnih Nagnuto drveće s novim vertikalnih izdancima izdanaka iznad nagnutih debla Nema novih sekundarnih izbojaka na Novi sekundarni izbojci na deblima deblima


385 /400

KLASIFIKACIJA KLIZIŠTA PREMA AKTIVNOSTI I POTENCIJALU (Crosier, 1984), Tabela 44

Klasa I

Kosine sa aktivnim klizištima. Materijal se konstantno kreće, a reljef klizišta je svež i jasno definisan. Pomaci mogu biti kontinuirani ili sezonski.

Klasa II

Kosine koje su često izložene novim ili ponovljenim aktivnostima klizišta. Pokret nije pravilna, sezonska pojava. Pokretanje klizišta izaziva nestabilnost povratnog perioda do 5 godina.

Klasa III

Kosine retko izložene novim ili postojećim aktivnostima klizišta. Okidanje klizišta izaziva nestabilnost povratnog perioda većeg od 5 godina. Kosine sa dokazima o aktivnosti klizišta u prošlosti, ali koje nisu bile izložene klizanju u zadnjih 100 godina

Klasa IV

Podklasa IVa: Erozioni reljef još uvek vidljiv Podklasa IVb: Erozioni reljef više nije prisutan - na prošlu aktivnost ukazuju naslage u klizištima

Klasa V

Kosine na kojima nema dokaza o klizanju u prošlosti, ali postoji verovatnost da se dogode u budućnosti. Na potencijal klizanja ukazuju analize naprezanja ili analogija sa drugim kosinama

Klasa VI

Kosine na kojima nema dokaza o klizanju u prošlosti i koje se prema analizi stanja naprezanja i analogiji sa drugim kosinama smatraju stabilnim


386 /400

Sl.526. Erozioni oblici u raznorodnim stenskim masama Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

387 /400

Istražni radovi i istražne metode na klizištima Kompleksna priroda većine klizišta dovodi do potrebe za što detaljnijim ispitivanjima njihovih karakteristika. Prilikom određivanja svojstava klizišta vrlo je važno saznati unutrašnju strukturu samog klizišta kao i okolinu koji ga okružuje kako bi se dobili neophodni pokazatelji o potrebnim radnjama koje treba provesti za pouzdanu stabilnost terena na kojem se nalazi klizište (detaljnije u II delu). Modeliranje struktura klizišta se tradicionalno određuje na osnovu geomorfoloških posmatranja i, ukoliko je to moguće, sa ograničenim podacima iz podzemlja dobijenim istražnim bušotinama ili iskopima. Takve tradicionalne metode uzorkovanja su najčešće, ali i zahtevaju intenzivan i često skup rad sa mehanizacijom na terenu. Primenom snimanja podzemlja georadarskom metodom, te na taj način kreiranjem snimaka visoke rezolucije i njihovim višestrukim prekrivanjem moguće je dobiti visoko kvalitetne podatke o stratigrafiji podzemlja do dubine od 50 metara. Klizišta nije lako sanirati, posebno ne brzo ili za malo novca. To su skupi, opsežni i dugotrajni radovi. Ali postoje određene mere koje se mogu preduzeti. Jedna od njih je sadnja odgovarajućeg drveća u zonama potencijalnih klizišta. Druga je projektovanje i izgradnja potpornih zidova koji moraju uvek imati odgovarajuću drenažu, treća je rasterećenje (odterećenje) padine, četvrta je izgradnja horizontalnih drenova - rupe koje će odvoditi vodu iz padina, peta je sidrenje potencijalnih ili pokrenutih stenskih masa i... Postoji i hemijsko rešenje - u tlo se ubrizgavaju neke supstance koje povećavaju koheziju tla. Površinske vode se rešavaju obodnim kanalima, a podzemne horizontalnim ili kosim bušotinama koje će odvoditi vodu iz padine. Jedno od mogućih rešenja prilikom same gradnje jest i temeljenje na tzv. šipovima koji će prodreti kroz površinu (masu) klizanja i tako učvrstiti objekat. Sl.527. Klizište - neke od metoda sanacije Da uprostimo - da bi se klizišta mogla uspešno sanirati, potrebno je otkloniti uzorke koji su prouzrokovali klizanje. Standardnu nomenkaturu za opis svega navednog razradila je, tokom devedesetih godina, Komisija za klizišta Međunarodnog društva za inženjersku geologiju. Klizišta je moguće stabilizovati primenom jedne ili više sledećih metoda: 1- modifikacijom profila kosine, kada je to moguće; 2- podupiranjem ili sidrenjem postojećeg profila; 3- poboljšanjem ili dreniranjem materijala koji izgrađuje kosinu. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

388 /400

NARAVOUČENIE: „Onaj ko želi graditi na kosim padinama trebao bi izdvojiti više novca na osiguranje kuće nego na njenu fasadu i izgled. Sanacija je uvek problematična i nema garancije da će biti uspešna. Kuću koja je pukla besmisleno je popravljati ako se ne reši mehanizam klizišta“, kaže (upozorava) praksa. 5.3.4.5. Odronjavanje - (rockfall) - (trenutačni događaj) osipanje i odron - urnisi Odron (engl. Rockfall, nem. Absturz, rus. Обваль) je stenovita masa ili blok odvojen od osnovne mase (sredine) i survan u njegovo podnožje. Odron je geomorfološki oblik nastao koluvijalnim procesom, tj. naglim otkidanjem i stropoštavanjem stenske mase niz strme padine. Odroni predstavljaju iznenadna otkidanja kamenih blokova na strmim odsecima planinskih strana. Događaju se, isključivo, u čvrstim stenskim masama. Nastaju na taj način što se pojedini kameni blokovi, pod uticajem atmosferilija, mehaničkih udara ili potresa, odvaljuju iz svojih prirodnih ležišta i pod dejstvom zemljine teže survavaju niz padinu. Odbrušavanje stenskih masa, slično planinskim urnisima, događa se i na visokim i strmim obalama mora, jezera i reka, usled dejstva talasa, odnosno vodenih tokova. Ovo se dešava i u dubokim zasecima i usecima strmih strana. Uzrok odronjavanja može biti endogeni ili egzogeni. Odroni se vrlo često javljaju prilikom snažnih zemljotresa ili vulkanskih erupcija. Potkopavanje prirodnim procesima (fluvijalni, proluvijalni, glacijalni, marinski) takođe često dovodi do odronjavanja. S obzirom na kinematiku pojave - odronjavanje je trenutačni događaj. Stari naziv za odron je urvina.

Sl. 528.Odronjavanje stenskih masa:1-labilan blok, 2-razlomljena stenska masa,3 odronjen material, 4- podloga odrona Odronjavanje stenskih masa je proces otkidanja i njihovog kretanja niz padinu pod dejstvom sopstvene težine. Najčešće se dešava na strmim padinama izgrađenim od čvrstih stena i u obalama mora, jezera i reka, kada je čisto prirodni proces. Međutim, pojave odronjavanja su dosta česte na kosinama saobraćajnica i površinskih kopova, izazvane ljudskim radom, kada se ovaj proces naziva tehnogenim. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

389 /400

Osnovni preduslov za nastanak odrona je da je stenska masa ispucala, sa pukotinama koje omeđuju labilne blokove, pri čemu najmanje jedna od tih pukotina treba da bude nagnuta ka padini ili kosini. Mehaničko raspadanje stena, koje je popraćeno širenjem pukotina ili ispiranjem materijala između zidova pukotina ubrzava ispadanje delova stenske mase koje se može događati od osipavanja sitnih kamenih odlomaka, pa sve do kamene lavine pod delovanjem gravitacije. Sitni ili krupniji komadi kreću se velikom brzinom zbog slobodnog pada, a takođe mogu odskakivati ili se kotrljati niz padinu. Sl.529. Odronjavanje: ispucala stenska masa preduslov za nastanak odrona Tipovi nestabilnosti u stenovitim kosinama U stenama su pojave nestabilnosti prema obliku i mehanizmu kretanja donekle drugačije nego u inženjerskom tlu. Retko se događa pojava globalne nestabilnosti u smislu potpunog sloma kroz stensku masu, a češće su pojave erozione nestabilnosti (osipanje odlomaka) ili lokalne nestabilnosti (odroni blokova različitih dimenzija). Vrste sloma u stenovitim kosinama su: - planarni slom (planar failure), - klinasti slom (wedge failure), - odron (rockfall) - prevrtanje (toppling). Svaki od ovih tipova sloma odnosno dimenzije pokrenutog dela stene zavisne su od prostornog rasporeda diskontinuiteta, odnosno od učestalosti pukotina (gušće pukotine daju više manjih odlomaka ili blokova). Mehanizam pomeranja odlomaka ili blokova po stenskoj kosini može biti: - slobodni pad (falling), - odskakivanje (bouncing), - kotrljanje (rolling). Slobodni pad će se pojaviti na gotovo vertikalnim ili podsečenim kosinama, a kotrljanje na kosinama nagiba 300 ili manjim. Prilikom odskakivanja, odlomci ili blokovi mogu dobiti značajan horizontalni pomak te pasti daleko od donje ivice (granice) kosine. Najveća mogućnost odskoka je na čistim i glatkim površinama čvrstih neraspadnutih stena. Što je površina kosine u steni hrapavija ili više raspadnuta, kapacitet zaustavljanja je veći. Manje značajni faktori su veličina i oblik fragmenata. Mržnjenjem vode u pukotinama i rastom korena drveća dolazi do nihovog širenja i produbljavanja. U momentu kada težina bloka savlada otpore sile nastupa njegovo otkidanje i kretanje niz padinu (kotrljanje, razbijanje, podskakivanje, kretanje kroz vazduh) i odlaganje pri dnu padine gde nagib padine postaje blaži.


390 /400

Sl. 530. Odron - veliki problem saobraćajnoj infrastrukturi

Vrste odrona - odroni se najčešće razvrstavaju prema površini i kubaturi tj. veličini tela odrona. Odroni se izučavaju radi utvrđivanja njihovog štetnog dejstva na objekte i ljude, a u cilju prevencije ili saniranja posledica. Kao i kod kliženja i kod odronjavanja postoje preventivne i akutne mere saniranja. Vrste odrona prema veličini: tabela 45 Naziv odrona Vrlo mali Mali Srednje veličine Veliki Ogromni

Površina ( m²) <10 10 - 100 100 – 1.000 1.00 100.000 >100.000

Zapremina ( m³) <100 100 – 1.000 1 000-100 000 100.000 – 1. 000 000 >1.000 000

Preventivne mere saniranja odrona sastoje se u sprečavanju pojave odrona, na mestima gde su se u prošlosti dešavala odronjavanja. Najčešće se primenjuje kontrolisano mehaničko čišćenje (“kavanje“) nestabilnih blokova na padini ili kosini upotrebom čekića, ćuskije ili minimalnih količina eksploziva. Sastoji se u tome da nestabilni blokovi padnu kada mi želimo tj. kada neće biti štete po objekte i ljude. Akutne mere saniranja se primenjuju kada je već došlo do odronjavanja. U podsečenim kosinama saobraćajnica i reka koriste se podupiranje i podziđivanje. Sprečavanje odrona: automatska signalizacija, kavanje, pokrivanje čeličnim mrežama. Za stabilizaciju pojedinačnih blokova najčešće se primenjuje sidrenje. U građevinskoj praksi ponekad je potrebno sanirati mesta potencijalnih odrona pre izgradnje, tako da se labilni delovi stena uklone priručnim alatom ili miniranjem sa malom količinom eksploziva. Ako su već izvedeni objekti ugroženi procesom odronjavanja (npr. saobraćajnice), labilni delovi stena učvršćuju se sidrenjem, potpornim zidovima, injektiranjem pod niskim pritiskon i slično. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

391 /400

5.3.4.6. Osipanje Osipanje je rotaciono kretanje (kotrljanje) pojedinačnih čestica i krupnijih komada niz strmije padine. Osipanje je padinski, gravitacioni proces odvajanja, kretanja i kotrljanja odlomaka stena nastalih mehaničkim raspadanjem kamenitih stena. Kretani materijal se zaustavlja na blažim nagibima ili pri dnu padine formirajući sipar.

Sl. 531. Akumulacioni oblik osipanja - sipar *Akumulacioni oblik osipanja je sipar koji se formira nagomilavanjem ovog materijala. *Inženjersko-geološke odlike tela sipara su: velika poroznost, laka i potpuna ocedljivost, slaba konsolidovanost, velika stišljivost, mala nosivost,... Pri osipanju dominira rotaciono kretanje. Mestimično se i povremeno materijal kreće i translatorno. Striktna definicija načina kretanja nije moguća. Brzina kretanja pri osipanju zavisi od nagiba padine i debljine pokrenutog materijala. U principu, brzina osipanja je veća od brzine kretanja materijala pri klizenju i puzanju, i može iznositi i desetine metara na dan.

Sl.532. Presek sipara - dinamika i kinematika siparske mase:AC-prislona površina, BC baza sipara, AB - površina sipara. 1- sipar, 2 - stena, 3 - podloga Veći fragmenti obično se nalaze u nožici sipara a sitniji pri vrhu, zato što je dužina kotrljanja srazmerna veličini, to jest, masi fragmenta. Sipar predstavlja nagomilanu drobinu i sitnije blokove, koji su nastali pre svega fizičkim raspadanjem i osipanjem čvrstih stena sa strmih padina ili kosina. Sipari se najčešće formiraju u terenima izgrađenim od krečnjaka, serpentinita i kristalastih škriljaca, a ređe u drugim stenama. Intenzitet osipanja zavisi od visine padine tj. kosine i nagiba. Što je nagib strmiji intenzitet osipanja je veći, ali i odlomci krupniji. Radi analize stabilnosti sipara neophodno je poznavanje njegovih inženjerskogeoloških svojstava i geometrijskih elemenata (dužina, širina, debljina i nagib). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

392 /400

Sl. 533.Osipanje - početno stanje Vrste sipara Prema obliku sipari mogu biti veoma različiti: trouglasti, trapezast i složeni. Vrlo često na padinama dolazi do spajanja više sipara kada se formiraju siparska platna. Siparski materijal je u stalnom laganom kretanju prema dnu padine. Pokretanje siparskog materijala mogu izazvati: - podizanje nožice sipara maticom reke ili talasa mora i jezera, - izvođenje bilo koje vrste radova na siparu (usecanje, zasecanje, izgradnja nasipa i sl.), - potresi od miniranja, zemljotresa i dr.

Sl. 534. Oblici sipara - osnova i presek Sipari se najčešće dele prema debljini i prema veličini. Prema debljini sipari su podeljeni na: - plitke (manje od 1 m) - srednje debele (od 1 do 5 m) - debele (od 5 do 20 m) - vrlo debele (preko 20 m) Prema nagibu površine mogu biti: - sipari blažeg nagiba, do 25 stepeni; - sipari srednjeg nagiba, od 25 do 35 stepeni; - sipari strmog nagiba, od 35 do 45 stepeni. Sipari najčešće nastaju na strmim padinama i odsecima. Na našim terenima takve odseke grade krečnjaci. Kada su u pitanju sipari, kao morfološki elementi razlikuju se točilo, telo sipara i plaz. Točilo je udubljenje, žleb niz koji se materijal osipa niz padinu. Taj žleb je redovno predisponiran razlomnom strukturom, pukotinom ili rasedom. Niz takvo, tektonski formirano, udubljenje kotrljaju se i osipaju uglasti odlomci. Materijal se „toči“ pa otuda i naziv točilo. Točilo predstavlja erozioni oblik, iako je tektonski predisponirano i njegov nastanak se ne može striktno vezati za koluvijalnu eroziju. Materijal transportovan niz točilo akumulira se u podnožju padine u vidu konusa, koji se naziva telo sipara. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

393 /400

Kada je osipanje intenzivno i točila su raspoređena blizu jedna drugima, tela sipara se spajaju u podnožju padine. Spojena tela sipara nazivaju se plaz. Materijal u telima sipara i plazevima je rastresit, nevezan, oštrih ivica i uglast, neklasifikovan po krupnoći. Kotrljajući se niz padinu, materijal, izgrađen od čestica i komada ponekad i decimetarskih dimenzija, biva grubo obrađen, ali ne i zaobljen. Cementacijom (vezivanjem) tog materijala nastaju padinske breče. Povodi pokretanja sipara Neposredni povodi pokretanja siparskog materijala mogu biti: - pad kamena, stabla ili kojeg drugog predmeta na telo sipara; - podrivanje nožice delovanjem matice vodotoka ili udarom talasa jezera i mora; - potresi izazvani miniranjem, nailaskom vozila, lavinom, vetrom, gromom ili zemljotresom; - preopterećenje labilne zone sipara izgradnjom nasipa, nailaskom vozila ili ljudi; - izvođenje „zemljanih“ radova, zasecanje tela sipara i sl. Sprečavanje nastanka osulina vrsi se izradom potpornih konstrukcija, preraspodelom stenskih masa i ublažavanjem nagiba. Siparski materijal je slabo kosolidovan, a često i nestabilan pa se na siparu izbegava gradnja, a ako se gradnja ne može izbeći, onda se nakon izvođenja odgovarajućih istraživanja najpre pristupa sanaciji. Pitanje: Koja je razlika između klizanja, puzanja i tečenja, a koja između odronjavanja, urušavanja i osipanja (padinski procesi)? Osipanje, urušavanje (i odronjavanje) i stenske lavine čine pokrete na padinama izazvane dominantno delovanjem gravitacije usled nestabilnosti stena i odvijaju se u vrlo kratkom vremenu. Osipanje nastaje kad se stena usled klimatskih ili nekih drugih uticaja počne mrviti i prosipati niz padinu pa konačno nastaje sipar sa usitnjenim stenskim materijalom. Urušavanje se odvija kad usled nestabilnosti dolazi do odronjavanja većih delova stena pa niz padinu nastaje urušna kupa sa krupnim komadima stena. Stenske lavine pak nastaju usled temperaturnih promena i destabilizacije stena na strmim padinama pa nastaju brzi tokovi stenskog materijala koji se zaustavlja na manje strmim delovima padine formirajući stenske kupe. Klizenje, puzenje i tečenje su pak procesi koji se takođe odvijaju pod uticajem gravitacije, ali se vremenski duže odvijaju i imaju vrlo destruktivne posledice. Usled tih procesa dolazi do pomaka čitave površine reljefa niz padinu. Puzenje zemljiša je vrlo sporo kretanje zemljišta niz padinu (1-2 cm godišnje) usled vlažnosti površine. Prepoznaje se po kolenasto povijenim stablima. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

394 /400

Tečenje zemljišta odnosi se na brže spuštanje površinskog dela zemljišta koje je usled velike količine vlage skoro u tekućem stanju. Prepoznaje se prema stablima koja su ukošena, ali u različitim smerovima. Klizenje zmeljišta je najdestruktivnijiu proces koji nastaje kad se ispod površinskog sloja zemljišta nalazi glina koja usled velike vlage nabubri i postane klizna podloga za površinski sloj koji potom velikom brzinom počne kliziti uništavajući sve građevine i biljni pokrov koji se nalazi na površini. Drveće je na klizištima uglavnom ukošeno u smeru u kojem se padina klizila. Klizišta su uvek posledica neke neravnoteže (nestabilnosti) unutar tla. Ona predstavljaju "pokušaj" tla da dođe u ravnotežno (stabilno) stanje. Obično se aktiviraju posle velikih kiša ili naglih otapanja snega. Da bi nastalo klizište neophodna su 2 elementa: 1. Padina i 2. Voda

Sl.535. Potencijalne zone klizišta 5.3.4.7. Urušavanje je naglo i brzo kretanje rastresitog materijala niz padinu pod utjecajem gravitacije u trenutku gubitka stabilnosti. To je jedini trenutni događaj među padinskim procesima. Javlja se kod padina s nagibom većim od 32°. Urušavanje je sezonski, povremeni i sporadični padinski morfološki proces, često vezan za određene klizne procese. Delovanje im je vezano za eskarpmane (padine > 550) ili vrlo strme nagibe padina od 32- 550, te za urušavanje fizičkim i hemijskim procesima rastrošenog materijala (različitog promera). Uzroci urušavanja mogu biti procesi zamrzavanja i odmrzavanja, rast ledenih kristala u steni (sezonski uzroci), bočna erozija vodotokova (povremeni uzroci) i potresi (sporadični uzrok). Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

395 /400

Karakteristično je za strmine, pri čemu dolazi do razaranja donjih stena, a gornje gube oslonac i ruše se (klifovi, potkopine...). U podnožju padina nakupljeni materijal gradi blage kosine (uzvišenja koja zovemo predgorske stepenice ili pedimenti). Kod urušavanja se ne formiraju strogo određeni reljefni oblici. Javlja se reljefni oblik kolapsium koji se sastoji od urušne niše na vrhu, urušnog koridora i urušne kupe na dnu.

Sl.536. Urušavanje - uzroci urušavanja - klif i talasna potkopina 4.1.6.8. Sufozija Pojava ispiranja sitnih čestica iz rastresitih stenskih masa u vodonosnim slojevima na obalama reka, jezera, mora, akumulacionih bazena, uz stvaranje ulegnuća i drugih oblika deformacija - filtriranje podzemnih voda naziva se sufozija. Ona je posledica mehaničkog i hemijskog rada, najčešće pod dejstvom filtracionog toka (hidrauličkog toka) podzemnih voda. Pri ovom procesu dešava se dvojako delovanje vode. Kada voda odnosi nerastvorljive mineralne čestice, takva sufozija naziva se mehanička, a ukoliko voda rastvara mineralne čestice i odnosi ih u vidu rastvora, takva sufozija naziva se hemijska. Proces je vrlo lagan - spor (traje godinama), te ređe vrši nepovoljan uticaj na stabilnost građevinskih objekata, ali je dosta rasprostranjen u prirodi. Proces sufozije vrlo često narušava normalnu funkciju drenaža, filtera i vodozahvatnih objekata. Osnovna sila koja izaziva razvoj mehaničke sufozije, kako je već rečeno, je hidraulički pritisak filtracionog toka. Ako je znatnog intenziteta može pokrenuti celokupnu masu tla. Međutim ako je hidraulički pritisak manji on pokreće samo najsitnije čestice koje ulaze u sastav sedimenata. Kretanje ovih čestica teško se može definisati jedinstvenom teorijom, jer postoji više problema koji utiču na to (više detalja u II delu). Osnovni su: - procena uticaja granulometrijskog sastava na pojavu sufozije, - određivanje veličine kritične filtracione sile koja prouzrokuje pokretanje čestica hidraulički uslovi i - procenat zrna koja se nalaze u pokretu - kinematički elementi. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

396 /400

Sufozija je tipični stohastički proces, te se zbog toga kinematičke karakteristike procesa sufozije mogu rešavati preko stohastičkih modela (II deo). Uslovi nastanka i razvoja sufozije nisu isti u koherentnim i nekoherentnim materijalima. Koherentni, prašinasti i glinoviti materijali makroporozne strukture (les, lesna glina, gline mrvičaste strukture) su manje povoljni zbog sile kohezije. Najpre se mora razbiti kohezija pa tek sve ostalo. Nekoherentni materijali su znatno povoljniji za nastanak sufozije jer se zrna skeleta samo dodiruju (ugao unutrašnjeg trenja). Sl.537. Sufozija - ispiranje sitnih čestica Ispiranjem sitnih čestica nastaje prirodno sleganje dela terena (često i urušavanje), koje se povećava u slučaju opterećenja izgradnjom. Sprečavanje pojava izazvanih sufozijom prilično je teško. U tu svrhu najcelishodnije i najčešće se primenjuju injektiranje nastalih šupljina ili izrada gijafragmi. 4.1.6.9. Likvefakcija Likvefakcija je proces koji nastaje u nekoherentnim (nevezanim) sedimentima zasićenim vodom. Manifestuje se potpunim gubitkom čvrstoće zbog naglog porasta pornih pritisaka (pod uticajem dinamičke pobude) i njihovim prelazom u tekuće stanje. Nagli porast pornih pritisaka podzemne vode uzrokuje fizičko razdvajanje čestica nekoherentnih stenskih masa, pri čemu se izgubi međuzrnski kontakt i trenje između zrna, a posmična čvrstoća teži nuli. Pri tome teren se deformiše, a građevine se naginju i ruše. Taj proces može nastati kao posledica potresa, ali i vibracija izazvanih miniranjem i kretanjem teških vozila. Likvefakcija je najučestalija u vodom zasićenim, sitnim - ujednačeno graduisanim pescima, ali u određenim uslovima može nastati u polukoherentnim (poluvezanim) stenama. Sanacija terena koji su podložni likvefakciji odvija se uspešno sniženjem nivoa podzemnih voda, povećanjem stepena zbijenosti naslaga, promenom granulometrijskog sastava i injektiranjem. Planarna oslabljenja – površine (ravni) slojevitosti, pukotine i sl. – nagute u smeru nagiba padine, kreiraju potencijalne klizne površine u svakoj steni. Padinu degradira svaka veća pukotina čiji je nagib > φ (a može biti i < 20º u slučaju glinovite ispune; pri čemu su kohezija i porni pritisak takođe značajni). Gusto raspucane ili tanko uslojene stene troše se do nagiba padine od 20-40º.

Sl. 538.Razmicanje - širenje stenske mase - planarna oslabljenja Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

397 /400

Izvori literature, slika i crteža: Acocella, V., Gudmundsson, A. & Funiciello, R. (2000): Interaction and linkage of extension fractures and normal faults: examples from the rift zone of Iceland.- Journal of Structural Geology, 22, 9, 1233-1246. AGS (2007a). Guidelines for landslide susceptibility, hazard and risk zoning for land use planning, Australian Geomechanics, Vol 42 No 1, March 2007. Landslide Zoning Guidelines. AGS (2007c). Practice Note guidelines for landslide risk management, Australian Geomechanics, Vol 42 No 1, March 2007. Practice Note. Allmendinger, R.W. (1999): Introduction to Structural Geology.- Cornell University, 279 str. Anđelić M. (1990): Geomorfologija. Beograd, Vojnogeografski institut A. Verruijt (2001: „Soil Mechanics“, Delft University of Technology. Barazangi, M. & Dorman, J. (1969): World seismicity maps compiled from ESSA, Coast and Geodetic Survey, epicenter data, 1961-1967.- Bull. Seism. Soc. Amer,. 59, 369-380. Banjac Nenad (1994), SEIZMOLOGIJA, Petničke sveske br. 34, Istraživačka stanica Petnica, Valjevo Basma, A. A. (2003.): Design of Reinforced Earth Walls. Advanced Foundation Engineering, (www.sarajah....) Bates, R.L. and J.A. Jackson (eds.), 1987, Glossary of Geology. American Geological Institute, Alexandria, VA, 788 p. Bauer (2004.): (www.bauer...) Berza, T. (1997): A hundred years of tectonic studies in South Carpathians: the state of the art. International Symposium “Geology in the Danube Gorges”; Geoinstitut special publication 25, Belgrade, p. 271-276 B. M. Das (2007): „Principles of Geotechnical Engineering“, Adapted International Student Edition, International Thompson Publishing, Canada. Bognar, A. (1987.): Reljef i geomofološke osobine Jugoslavije. Veliki geografski atlas Jugoslavlije, SN Liber, Zagreb. Burbank, D.W. & Anderson, R.S. (2001): Tectonic Geomorphology.- Blackwell Science Pub., Oxford, 274 str. Collinson, J.D. & Thompson (1988): Sedimentary Structures.- Unwin-Hyman, London, 207 str. Davis, G.H. & Reynolds, S.J. (1996): Structural Geology of Rocsk and Regions.-John Wiley & Sons, Inc., New York, 776 str. D. Cruden and D.F. Van Dine (2013). Classification, Description, Causes And Indirect Eff ects-Canadian Technical Guidelines and Best Practices related to Landslides: a national initiative for loss reduction, Geological Survey Of Canada Open File 7359, 2013. DeGraff, J.M. & Aydin, A. (1987): Surface morphology of columnar joints and its significance to mechanics and direction of joint growth.- Geological Society of America, 99, 605-617. D.F. Van Dine (2012). Risk Management-Canadian Technical Guidelines and Best Practices related to Landslides: a national initiative for loss reduction, Geological Survey Of Canada Open File 6996. Dimitrijević M. (1964): Strukturna geologija. Beograd, Rudarsko-geološki fakultet, Laboratorija za metode geološkog kartiranja. Dubrova, G.A. (1963.) Interaction of Soil and Structures. Izd. Rechniy Transport, Moskva Donath, F.A. (1970): Some information squeezed out of rock.- American Scientist, 58, 54-72. Dragutin Jevremović, Inženjerska geologija, Građevinsko-arhitektonski fakultet, Univerzitet u Nišu, Niš, 2003, strana 10 Encyclopædia Britannica Online (2012): Ockham's razor - http://www.britannica.com/ /Ebchecked /topic/424706/Ockhams – razor Eyal, Y., Gross, M.R., Engelder, T. & Becker, A. (2001): Joint development during fluctuation of the regional stress field in southern Israel.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 279-296. Ford, D.C., Williams, P.W. (1989): Karst Geomorphology and Hydrology. Unwin Hyman, London, pp. 1601 Fossen, H. & Johansen, T.E.S. (2005): Structural geology: e-learning modules. Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

398 /400

Gavrilović,S. (1972): Inženjering o bujičnim tokovima i eroziji. Časopis "Izgradnja", specijalno izdanje. Beograd. Geologija Srbije VIII-2 Inženjerska geologija, Beograd, 1978, strana 1 Geološka terminologija i nomenklatura VIII-2 Inženjerska geologija, Zavod za regionalnu geologiju i paleontologiju Rudarsko-geološkog fakulteta, Univerzitet u Beogradu, Beograd, 1978. Gillespie, P.A., Walsh, J.J., Watterson, J., Bonson, C.G. & Manzocchi, T. (2001): Scaling relationships of joint and vein arrays from The Burren, Co.Clare, Ireland.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 183201. Grass Concrete Limited: Erosion control systems, Wakefield, West Yorkshire, uputstva i prospekti, 96; Grenerczy, G., Kenyeres, A., Sella, G. & Stein, S. (2005): Tectonic implications of the GPS velocity field in the northern Adriatic region.- Geophys. res. Lett.,32, L16311. Janjić,M. (1979): Osnovi geologije i inžinjerske geologije. Građevinski fakultet. Univerzitet u Beogradu. Beograd. Jovanović, V i Srećković-Batoćanin, D.: "Osnovi geologije" - Zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2006. Keller, E.A. & Pinter, N. (2002): Active Tectonics: Earthquake, Uplift, and Landscape, 2nd ed.- Prentice Hall, New Yersey, 362 str. Kirschbaum, D. B., Adler, R., Hong, Y., Hill, S., and Lerner-Lam, A. A.: global landslide catalog for hazard implications:method, results, and limitations, Nat. Hazards, 52, 561–575, 2010. Handin, J., Hager, R.V., Friedman, M. & Feather, J.N. (1963): Experimental deformation of sedimentary rocks under confining pressure: pore pressure tests.- Amer. Asocc. Petrol. Geol. Bull., 47, 717-755. Highland, L.M., and Bobrowsky, Peter (2008). The landslide handbook-A guide to understan ding landslides: Reston, Virginia, U.S. Geological Survey Circular 1325, 129 p. Лазаревић, Р. и др. (1983). Карта ерозије СР Србије 1:500.000. Београд: Институт за шумарство и дрвну индустрију. Лазаревић, Р. (2000). Клизишта. Београд: Друштво бујичара Југославије. Learning Geology, 2015, 2016: How Do Extrusive and Intrusive Environments Differ? Minerals, Petrography, Rock Deformation, Classes of sedimentary rocks, Studying Rock, The Basis of Rock Classiﬁcation, Movement and Solidiﬁcation of Molten Rock, Geometric description of folds, What Causes Earthquakes?, Types of Metamorphic Rocks, Sedimentary Basins, Relation of Volcanism to Plate Tectonics, Groundwater Flow, Limestone, Siltstone, Dolomite, Sandstone, Breccia, Conglomerate....

Lisowski, M., Savage, J.C. & Prescott, W.H. (1991): The velocity field along the San Andreas Fault in central and southern California.- Journal of Geophysical Research, 96, 8369-8389. Lowrie, W. (1997): Fundamentals of Geophysics.- Cambridge Univ. Press, CAmbridge,354 str. Maksimović, (2008): Mehanika tla, Beograd AGM knjiga Maksimović, M. i Santrač, P. (2010): „Zbirka Zadataka iz Osnova Mehanike Tla“, 6. Dopunjeno izdanje, AGM Knjiga, Beograd Marović, M., Grubić, A., Đoković, I., Toljić, M., Vojvodić, V. (1997): The Neoalpine tectonic pattern of Djerdap region. International Symposium “Geology in the Danube Gorges”; Geoinstitut special publication 25, Belgrade, p. 111-115 Marković M., Pavlović R., Čupković T. 2003. Geomorfologija. Beograd: Zavod za udžbenike i nastavna sredtsva Maslov N.N. i grupa autora (1975.): Složeno fundiranje, stabilnost kosina i drenaže. Građevinska knjiga, Beograd McConaughy, D.T., & Engelder, T. (2001): Joint initiation in bedded clastic rocks.- Journal of Structural Geology, 23, 2/3, 203-221. Nelson, S.A. (2007): Petrology.- http://www.tulane.edu/~sanelson/geol212/intro&textures.htm Netlon Limited: "Tensar" geogrids in civil engineering, Blackburn, uputstva i prospekti, 1996; Nonveiller, E., Klajner, I. i dr. (1969-70): Mehanika tla (geomehanika) - autorizovana predavanja kadetimaVojne akademije Inžinjerijskog školskog centra (IŠC), Karlovac-Zagreb Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

399 /400

Nonveiller, E. (1979.) Mehanika tla i temeljenje građevina. Školska knjiga, Zagreb Nonveiller, E. (1990): Mehanika tla i temeljenje građevina, Školska knjiga, Zagreb. Panjukov,P.N. (1965): Inženjerska geologija. Građevinska knjiga. Beograd. Passchier, C.W. & Trouw, R.A.J. (1996): Microtectonics.- Springer-Verlag, Berlin, 289 str. Perry, B. (2008): Metamorphic Rocks Tour.-http://seis.natsci.csulb.edu/bperry/metarock/ HOMEPAGE. htm Pešić L. (2001): Opšta geologija - Egzodinamika. Beograd, Rudarsko - geološki fakultet Univerziteta u Beogradu Pešić L. (2002): Opšta geologija - Endodinamika. Beograd, Rudarsko-geološki fakultet Plummer, Ch.C.,McGeary, D. (1993): Physical Geology.WCB. USA. Popov, I. V. (1959.): Inženjernaja geologija. MGU, Moskva. Rawnsley, K.D., Peacock, D.C.P., Rives, T. & Petit, J-P. (1998): Joints in the Mesozoic sediments around the Bristol Channel Basin.- Journal of Structural Geology, 20/12, 1641-1661. Rey, F Patrice. (2016): Introduction to Structural Geology, Sidney Roberts, J.L. (1989): The Macmillian Field Guide to Geological Structures.- The Macmillian Press Ltd., London, 250 str. Rock Identification, lab-study-guide, geology.com Roglić, J. (1959): Odnos riječne erozije i krškog procesa. Zbornik 5. kongresa geografa Jugoslavije, Cetinje, p. 263-273 Roje-Bonacci, T. (2003.): Mehanika tla. Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu Stanković, M.: Hidrotehnički radovi. Udžbenik za SVŠ i VA, VIZ, Beograd, 1979. Stanković, M.: Projekat zaštite kosnina useka objekata "torkret" betonom. VP 4416 Split, 1980. Stanković, M.: Izrada tunela "Greda" primenom eksploziva. Naše građevinarstvo, br.35,1981;587-594 Stanković, M.:Neeksplozivna sredstva za rušenje stena i betona - miniranje bez potresa. Naše građevinarstvo, br. 45, 1991; 24-28. Stanković, M.:Tehnologija iskopa podzemnih objekata tipa "Jastog", VP 4416 Split, 1981, 1984 i 1986. Stanković, M.: Uloga ankera u podzemnim radovima. VP 4416 Split, 1985. Stanković, M.:Zaštita kosina saobraćajnica savremenim materijalima. Put i životna sredina, II jugoslovenski naučno-stručni skup, Žabljak '98. Stanković, M.: Arhivski projekat kao osnova efikasnog i racionalnog građenja i održavanja saobraćajnica, Magistarska teza, Beograd, 1994, 1-206; Statut Međunarodne Asocijacije za Inženjersku geologiju (IAEG), Kjoto, 1992. Tandarić, N. (2010).: Opća geomorfologija, Zagreb, 2010 Terzaghi, K. (1972.): Teorijska mehanika tla, Naučna knjiga. Beograd Tomlinson, M. J. (1980.): Foundation Design and Construction. Pitman Press,Boston, London. Thompson, G.R. & Turk, J. (1999): Earth Science and the Environment. Saunders College Publishing, pp. 589, New York. Poglavlja: - I Earth Materials and Time (15-82 str.),- II Internal Processes (83-174 str.) Tucker, M.E. & Wright, V.P. (1990): Carbonate sedimentology.- Blackwell Sci. Publ., Oxford, 482 str. SchoIle, P.A. & Ulmer-Scholle, D.S. (2003): A Color Guide to the Petrography of Carbonate Rocks: Grains, Textures, Porosity, Diagenesis.- AAPG Memoir 77, Tulsa, 474 str. Sharifikia, M. (2008.) Landslide hazard zonation in hilly area of Southern Caspian Sea - Iran -bases on RS & GIS tools. Department of Geology University of Delhi. Published in : (Map India 2008) Varnes, D. J. (1988.): Landslide Types and Pmeesses. "Landslides and Engineering Practice" Highway Research Board, Special Report 29, Washington, D. C. Varnes, D.J., 1978, Slope movement types and processes, in Schuster, R.L., and Krizek, R.J., eds., Landslides - Analysis and control: Transportation Research Board Special Report 176, National Research Council, Washington, D.C., p. 11–23 Source URL V.N.S. Murthy (2003): Geotechnical Engineering : Principles and Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Marcel Dekker Inc, New York Worthington, S.R.H. (1991): The karst hydrogeology of the Canadian Rocky Mountains. McMaster University, unpublished Ph.D. thesis, pp.1-227 Autor:mr Mirko Stanković, dipl. inž.,Beograd, Gen.Štefanika 20/17, [email protected] tel:+381 1163-281-371 (063/281-371)

400 /400

Visual Dictionary Online, visual.merriam-webster.com www.prevention web.net http://www.geologija.org/articles/geo.php?t=2 http://www.google.com http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/15/1821/2015/nhess-15-1821-2015.pdf http://billy.geo.uib.no/struct/emodules.html http://www.world-stress-map.org http://landslides.usgs.gov/learn/prepare.php http://www.ready.gov/landslides-debris-fl ow http://www.redcross.org/prepare/disaster/landslide https://www.achievesolutions.net/achievesolutions/en/Content.do?contentId=17630 http://landslides.usgs.gov/learn/prepare.php http://www.ready.gov/landslides-debris-flow http://www.redcross.org/prepare/disaster/landslide https://www.achievesolutions.net/achievesolutions/en/Content.do?contentId=17630 http://www.scribd.com/doc/125871021/Eolski-reljef http://www.nationalgeographic.rs http://www.geologyin.com/2014/10/whats-difference-between-active-and.html#oz6vJhde8ZcMpvXs. http://www.seismo.gov.rs Prezentacija Republičkog seizmološkog zavoda Srbije. http://www.soest.hawaii.edu/coasts/lecture/gg170/resources.html Elementi fizičke geologije. http://www.geology.wisc.edu/courses/g594/Lectures/index.html Tekstovi i slike vezani za geologiju. https://www.achievesolutions.net/achievesolutions/en/Content.do?contentId=17630 http://www.geo-online.org Geofizika. www.nasa.gov Wikipedia


OSNOVE GEOLOGIJE, INŽENJERSKE GEOLOGIJE I MEHANIKE TLA I DEO - OSNOVE GEOLOGIJE

Recommend Documents